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JP2004500044A - Flowering time modification - Google Patents

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JP2004500044A
JP2004500044A JP2001529259A JP2001529259A JP2004500044A JP 2004500044 A JP2004500044 A JP 2004500044A JP 2001529259 A JP2001529259 A JP 2001529259A JP 2001529259 A JP2001529259 A JP 2001529259A JP 2004500044 A JP2004500044 A JP 2004500044A
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JP2001529259A
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ラトクリフェ,オリヴァー
ハード,ジャクリーン
サマハ,レイモンド
クリールマン,ロバート
ケディー,ジェームズ
ジャン,キャイ−チョン
リューバー,リン
リーチマン,ジョセ・ルイス
Original Assignee
メンデル・バイオテクノロジー・インコーポレーテッド
ラトクリフェ,オリヴァー
ハード,ジャクリーン
サマハ,レイモンド
クリールマン,ロバート
ケディー,ジェームズ
ジャン,キャイ−チョン
リューバー,リン
リーチマン,ジョセ・ルイス
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Abstract

植物の開花時期を修飾するための組換えポリヌクレオチドおよび方法が提供される。上記組換えポリヌクレオチドにより形質転換された植物は特定の条件下で加速されたか、遅延されたかまたは誘導された開花時期を有してよい。さらに、形質転換された植物は変更された春化処理の要求を有してよい。Provided are recombinant polynucleotides and methods for modifying the flowering time of a plant. Plants transformed with the recombinant polynucleotides may have an accelerated, delayed or induced flowering time under certain conditions. Further, the transformed plants may have altered vernalization requirements.

Description

【0001】
本発明は、US仮出願シリアル番号60/159,464(1999年10月12日に出願);60/164,132(1999年11月8日に出願);60/166,228(1999年11月17日に出願);60/197,899(2000年4月17日に出願);そしてPlant Trait Modification III(2000年8月22日に出願)から、部分的に優先権を主張する。
【0002】
発明の属する分野
本発明は、植物分子生物学の分野に属し、そして植物の開花時期または春化処理要求性を修飾するための組成物および方法に関する。
【0003】
発明の背景
繁殖成功率を最大にするために、植物は、好ましい条件下で開花することを確実にするための複雑なメカニズムを進化させてきた。シロイヌナズナ(Arabidopsis)における最近の開花変異体および生態型を解析したところ、このようなメカニズムが、80またはそれ以上の遺伝子が含有されている可能性がある、いくつかの遺伝子経路に基づいていることが示された(Martinez−Zapater and Somerville, (1990) Plant Physiol. 92:770−776; Koornneef et al. (1991) Mol. Gen. Genet. 229:57−66; EM Meyerwitz and CR Somerville Eds (1994) Arabidopsis pp 403−433 Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)。同時に、これらの座位は、環境的変数(たとえば、日照時間、気温、光質(light quality)、そして栄養吸収率(availability)など)により、そして植物の発生段階により、開花時期を調整する。
【0004】
Arabidopsisは、16時間の長日条件下または連続明期条件下で成長させたときに急速に開花するが、8または10時間明期の短日条件下では、ずっとゆっくりと開花する。この反応を制御する遺伝子は、光周期経路を構成し、そして長日条件下で開花の遅延を引き起こすが、短日条件においては開花を変化させない変異体により同定された。長日に応答して開花を促進するこの群に由来する例には、CONSTANS(CO)、GIGANTEA(GI)、FT、FWA、FE、FD、およびFHAが含まれる。LUMINIDEPENDENS(LD)、FCA、FVE、FY、およびFPAを含む遺伝子の第二の群は、全ての日照条件下で活性である自律性経路を形成する。この第二の群の遺伝子についての変異体は、日照条件に関わりなく、野生型対照よりも開花が遅い(Koornneef et al. (1991) Mot Gen. Genet, 229:57−66; EM Meyerwitz and CR Somerville Eds (1994) Arabidopsis pp 403−433 Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)。
【0005】
日照条件に対するその応答性が異なることに加えて、光周期経路および自律性経路に由来する変異体は、長時間寒冷条件(春化)処理に対してディファレンシャルな応答性を示す(Vince−Prue, (1975) Vernalization. In Photoperiodism in Plants pp 263−291, McGraw Hill, London)。春化処理反応を介して、たとえばStockholmなどのより高北緯に由来するArabidopsisの生態型は、寒冷冬季条件さらされることにより、春の開花に適応している。このことにより、冬季条件の開始により種子の成熟が短縮される可能性がある場合に、夏の終わりに開花することを回避する(Reeves and Coupland, (2000) Curr. Opin. Plant Biol 3:37−42)。これらの生態型を研究室内で生育させると、それらは遅くに開花するが、種子の発芽期間に4〜6週間の寒冷期間を設けると、ずっと早くに開花しうる。同様に、自律性経路に由来する変異体は、春化処理に供した場合、開花時期の非常に顕著な短縮を示す。対照的に、光周期経路に由来する変異体は、寒冷処理に対してわずかな応答しか示さない(Chandler et al., (1996) Plant J. 10:637−644; Koornneef et al., (1998) Genetics 148:885−892)。このように、春化処理により、自律性経路条件についての要求性を克服することができる(Reeves and Coupland, (2000) Curr. Opin. Plant Biol 3:37−42)。
【0006】
2種類のArabidopsisの遺伝子、FLOWERING LOCUS C(開花座位C、FLC)(FLOWERING LOCUS F、FLFとしても知られる)およびFRIGIDA(FRI)は、一緒になって、春化処理を行わない場合に開花を抑制する様に働く(Napp−Zinn, K. (1957) Indukt. Abstammungs. Verebungsl. 88:253285; Napp−Zinn K. (1985) CRC Handbook of Flowering, Vol. 1, A. H. Halevy, pp 492−503; Clarke and Dean (1994) Mol. Gen. Genet. 248:81−89; Koornneef. et al., (1994) Plant Journal 6:911−919; Lee et al., (1994) Plant Journal 6:903−909.)。FLCおよびFRIの優勢機能的アリルが、PitztalやStockholmなどの北部ヨーロッパArabidopsis生態型において、ともに見つかっている。これらの生態型は、春化処理しない場合に、極端に遅く開花する。広く使用されている研究室生態型Columbiaは、これらの2座位のうちの一つのみに機能的アリルを含有し、そしていずれの遺伝子の機能的アリルも持っていないLandsberg erectaなどの系統に比べていくぶん遅く開花する。FRIGIDAタンパク質配列は、未だ公開されていない。しかしながら、FLC遺伝子は、最近クローニングされ、そしてMADS boxタンパク質をコードすることが示された(Sheldon C. et al., 1999, Plant Cell 11:445−458; Michaels S. and Amasino, R., 1999, Plant Cell 11:949−956)。FLCの優勢アリルおよび過剰発現により開花が遅れること、そして一方でヌルflc変異体は早期に開花することが報告された(Lee et al., (1994) Plant J. 6:903−909; Michaels and Amasino, (1999) Plant Cell 11:949−956; Sheldon et al., (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. 97:3753−3758)。このように、FLCは成熟前開花を防止する様に働く。
【0007】
我々は、植物の開花時期または春化処理要求性を制御する転写因子を見いだした。これらの転写因子は、したがって、植物の開花特性を操作するために有用であり得る。
【0008】
発明の概要
一側面において、本発明は、組換えポリヌクレオチドを含むトランスジェニック植物に関する。組換えポリヌクレオチドは、SEQ ID No: 2N(ここでNは1〜28である)からなるがSEQ ID No: 28を除く群から選択される配列の、少なくとも6の連続したアミノ酸を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含み、組換えポリヌクレオチドの存在は、組換えポリヌクレオチドを含まない別の植物の同一の特性と比較する場合、トランスジェニック植物の開花時期または春化処理要求性を変化させる。
【0009】
一態様において、ヌクレオチド配列は、1)局在性ドメイン、2)活性化ドメイン、3)抑制ドメイン、4)オリゴマー化ドメイン、または5)SEQ ID No: 2N(ここでNは1〜28である)のDNA結合ドメイン、などの保存ドメインを含むポリペプチドをコードする。別の態様において、組換えポリヌクレオチドは、SEQ ID No: 2N(ここでNは1〜28である)からなる群から選択される配列に対して84%より高い配列同一性を有する保存ドメインを含むポリペプチドをコードする。さらなる態様において、ヌクレオチド配列は、ヌクレオチド配列に機能可能に連結したプロモーターをさらに含む。プロモーターは、構成的であるか、または誘導性であるか、または組織活性型であってもよい。
【0010】
第二の側面において、本発明は、植物の開花時期または春化処理要求性を変更する方法に関する。この方法は、(a)SEQ ID No: 2N(ここでNは1〜28である)からなる群から選択した配列の、少なくとも6の連続したアミノ酸を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む組換えポリヌクレオチドにより、植物をトランスフォームし;(b)トランスフォームされた植物を選択し;そして(c)所望の特性についてトランスフォームした植物を同定する;ことを含む。
【0011】
一態様において、ヌクレオチド配列は、1)局在性ドメイン、2)活性化ドメイン、3)抑制ドメイン、4)オリゴマー化ドメイン、または5)SEQ ID No: 2N(ここでNは1〜28である)であるがSEQ ID No: 28を除くDNA結合ドメインなどの保存ドメインを含むポリペプチドをコードする。別の態様において、組換えポリヌクレオチドは、SEQ ID No: 2N(ここでNは1〜28である)からなる群から選択される配列に対して、84%より高い配列同一性を有する保存ドメインを含むポリペプチドをコードする。さらなる態様において、ヌクレオチド配列は、ヌクレオチド配列に機能可能に連結したプロモーターをさらに含む。プロモーターは、構成的であるか、または誘導性であるか、または組織活性型であってもよい。
【0012】
第三の側面において、本発明は、開花時期または植物の春化処理要求性と関連する植物の特性を変更するための別の方法に関する。この方法は、(a)SEQ ID No: 2N−1(ここでNは1〜28である)からなるがSEQ ID No: 27を除く群から選択される配列の、少なくとも18の連続したヌクレオチドを含むヌクレオチド配列を含む組換えポリヌクレオチドにより、植物をトランスフォームし;そして(b)前記トランスフォームされた植物を選択する;ことを含む。
【0013】
さらに別の側面において、本発明は、植物の開花時期または春化処理要求性を変更するさらに別の方法である。この方法は、(a)データベース配列を準備し;(b)そのデータベース配列を、SEQ ID No: 2N(ここでNは1〜28である)から選択されるポリペプチドと比較し;(c)選択された配列分類に合致するデータベース配列を選択し、;そして(d)前記データベース配列を植物中にトランスフォームする;ことを含む。あるいは、このデータベース配列は、SEQ ID No: 2N−1(ここでNは1〜28である)から選択されるポリヌクレオチドと比較してもよい。
【0014】
発明の詳細な説明
定義
“組換えポリヌクレオチド”は、遺伝子コード配列またはその断片を含むヌクレオチド配列である(少なくとも18の連続したヌクレオチド、好ましくは少なくとも30の連続したヌクレオチド、そしてより好ましくは少なくとも50の連続したヌクレオチドを含む)。さらに、ポリヌクレオチドは、プロモーター、イントロン、エンハンサー領域、ポリアデニル化部位、翻訳開始部位、5’または3’非翻訳領域、リポーター遺伝子、選択可能マーカーなどを含んでもよい。ポリヌクレオチドは、一本鎖または二本鎖のDNAまたはRNAを含んでもよい。ポリヌクレオチドは、修飾塩基または修飾バックボーンを含んでもよい。ポリヌクレオチドは、ゲノム配列、転写物配列(たとえばmRNA)またはプロセスされたヌクレオチド配列(たとえば、cDNA)を含んでもよい。ポリヌクレオチドは、センス方向かまたはアンチセンス方向かの、いずれかで配列を含んでもよい。
【0015】
“組換えポリヌクレオチド”は、天然の状態では存在しないポリヌクレオチドであり、たとえば、ポリヌクレオチドが天然では見いだされないヌクレオチド配列を含むか、またはポリヌクレオチドが典型的には近接しているヌクレオチド配列と分離している場合、または典型的には近接していないヌクレオチド配列と隣接している場合である。
【0016】
“組換えポリペプチド”は、組換えポリヌクレオチドの翻訳に由来するポリペプチドであるか、または野生型細胞において天然の状態であるポリペプチドよりも細胞内で増加している、たとえば5%以上増加している、10%以上増加している、または20%以上増加しているものであり、そして野生型植物の天然の反応の結果ではなく、または典型的には細胞中で結合しているその他の構成物質とは分離される。
【0017】
“トランスジェニック植物”は、同一種の野生型植物中、または天然に存在する品種中、または栽培品種中、には通常は見いだされず、そしてヒトの操作により植物中に導入された、遺伝的物質を含有する植物である。トランスジェニック植物は、発現ベクターまたはカセットを含有していてもよい植物である。発現カセットは、遺伝子コード配列を含み、そして遺伝子コード配列の発現を可能にする。発現カセットは、トランスフォームにより、または親植物のトランスフォームの後に交配により、導入することができる。
【0018】
トランスジェニック植物は、全体の植物のことだけでなく、たとえば、種子、果実、葉、または根などの植物の部分、植物組織、植物細胞、プロトプラスト、またはいずれか他の植物物質、そしてその子孫のことをいう。
【0019】
ポリヌクレオチドまたはポリペプチドの発現に関して“変化した発現”という言い回しは、野生型植物における発現パターンとは異なるトランスジェニック植物における発現パターンのことをいい;あるいは、たとえば、野生型植物において配列が発現される細胞型とは異なる細胞型において発現されること、または野生型植物において配列が発現される時期とは異なる時期に発現されること、またはホルモンや環境シグナルなどの異なる誘導性物質に反応すること、または野生型植物において見られる発現レベルと比較して異なる発現レベル(より高い場合かより低い場合かのいずれか)であること、などである。この用語はまた、検出レベル以下まで発現レベルを低下させること、または発現を完全になくすこともいう。結果として得られる発現パターンは、一過性であってもまたは安定的であってもよく、構成的であってもまたは誘導性であってもよい。
【0020】
“転写因子”(TF)は、1またはそれ以上の遺伝子の発現を、遺伝子コード配列と結合する1またはそれ以上のヌクレオチド配列を結合することにより直接的に、または遺伝子コード配列と結合する1またはそれ以上のヌクレオチド配列と直接的に調節するかまたは間接的に実際に結合するその他のポリペプチドのレベルまたは活性に影響を与えることにより間接的に調節する、ポリヌクレオチドまたはポリペプチドのことをいう。TFは、この定義においては、単一の遺伝子または複数の遺伝子の転写を活性化することができるかまたは抑制することができる、いずれかのポリペプチドを含む。このポリペプチドの群には、DNA結合タンパク質、タンパク質キナーゼ、タンパク質ホスファターゼ、GTP−結合タンパク質および受容体が含まれるが、これらのものには限定されない。
【0021】
転写因子配列は、コード配列の全体またはコード配列の断片またはドメインを含んでもよい。ポリペプチドに関して述べる場合“断片またはドメイン”は、無傷のポリペプチドの少なくとも一つの生物学的機能を、無傷のポリペプチドが機能を発揮するのと実質的に同一の方法でまたは同様の程度まで、発揮するポリペプチドの部分であってもよい。断片は、たとえば、特異的なDNAプロモーター領域に結合するDNA結合ドメイン、活性化ドメインまたはタンパク質−タンパク質相互作用のためのドメインを含んでもよい。断片は、わずか6アミノ酸から無傷のポリペプチドの長さまでのサイズで変化してもよく、しかし好ましくは、長さが少なくとも30アミノ酸、そしてより好ましくは長さが少なくとも60アミノ酸である。ヌクレオチド配列について述べる場合、“断片”は、本明細書中で提供される配列のうちのいずれかの、少なくとも連続した18ヌクレオチド、好ましくは少なくとも30ヌクレオチド、より好ましくは少なくとも50ヌクレオチド、の配列のいずれかのことをいう。
【0022】
典型的なポリヌクレオチドおよびポリペプチドには、配列表中に提供される以下の配列が含まれる:SEQ ID No: 1:G157(cDNA);SEQ ID No: 2:G157(タンパク質);SEQ ID No: 3:G859(cDNA);SEQ ID No: 4:G859(タンパク質);SEQ ID No: 5:G859.1(cDNA);SEQ ID No: 6:G859.1(タンパク質);SEQ ID No: 7:G859.2(cDNA);SEQ ID No: 8:G859.2(タンパク質);SEQ ID No: 9:G1842(cDNA);SEQ ID No: 10:G1842(タンパク質);SEQ ID No: 11:G1842.2(cDNA);SEQ ID No: 12:G1842.2(タンパク質);SEQ ID No: 13:G1842.6(cDNA);SEQ ID No: 14:G1842.6(タンパク質);SEQ ID No: 15:G1842.7(cDNA);SEQ ID No: 16:G1842.7(タンパク質);SEQ ID No: 17:G1843(cDNA);SEQ ID No: 18:G1843(タンパク質);SEQ ID No: 19:G1844(cDNA);SEQ ID No: 20:G1844(タンパク質);SEQ ID No: 21:G1844.2(cDNA);SEQ ID No: 22:G1844.2(タンパク質);SEQ ID No: 23:G861(cDNA);SEQ ID No: 24:G861(タンパク質);SEQ ID No: 25:G861.1(cDNA);SEQ ID No: 26:G861.1(タンパク質);SEQ ID No: 27:G1759(cDNA);SEQ ID No: 28:G1759(タンパク質);SEQ ID No: 29:G192(cDNA);SEQ ID No: 30:G192(タンパク質);SEQ ID No: 31:G234(cDNA);SEQ ID No: 32:G234(タンパク質);SEQ ID No: 33:G361(cDNA);SEQ ID No: 34:G361(タンパク質);SEQ ID No: 35:G486(cDNA);SEQ ID No: 36:G486(タンパク質);SEQ ID No: 37:G748(cDNA);SEQ ID No: 38:G748(タンパク質);SEQ ID No: 39:G994(cDNA);SEQ ID No: 40:G994(タンパク質);SEQ ID No: 41:G1335(cDNA);SEQ ID No: 42:G1335(タンパク質);SEQ ID No: 43:G562(cDNA);SEQ ID No: 44:G562(タンパク質);SEQ ID No: 45:G736(cDNA);SEQ ID No: 46:G736(タンパク質);SEQ ID No: 47:G1073(cDNA);SEQ ID No: 48:G1073(タンパク質);SEQ ID No: 49:G1435(cDNA);SEQ ID No: 50:G1435(タンパク質);SEQ ID No: 51:G180(cDNA);SEQ ID No: 52:G180(タンパク質);SEQ ID No: 53:G592(cDNA);SEQ ID No: 54:G592(タンパク質);SEQ ID No: 55:G208(cDNA);and SEQ ID No: 56:G208(タンパク質)。
【0023】
「保存されたドメイン」とは、ポリヌクレオチド又はポリペプチドを他の植物からの相同な遺伝子又はタンパク質と比較したとき、配列レベルで他の断片よりも保存されたポリヌクレオチド又はポリペプチド断片を指す。この保存されたドメインは1)局在化(localization)ドメイン、2)活性化(activation)ドメイン、3)抑制(repression)ドメイン、4)ジメリゼーション(dimerization)又はオリゴメリゼーション(oligomerization)ドメイン、5)DNA結合ドメインあるいはそれらの組合せであってよい。MADSタンパク質については、保存されたドメインは典型的にはDNA結合ドメインである。
【0024】
塩基配列が他の塩基配列と機能的な関係に置かれている場合、「操作可能に結合されている(operably linked)」。例えばプロモーターやエンハンサーは、プロモーターやエンハンサーの存在によりその遺伝子をコードする配列の発現レベルが増加する場合、遺伝子をコードする配列と操作可能に結合されている。
【0025】
「形質(trait)」は植物や特定の植物材料あるいは細胞の生理的、形態的、生化学的、あるいは物理的性質を指す。この性質は、種子や植物の大きさのようにヒトの目に見えるものであるか、種子や葉のタンパク質、澱粉、あるいは油分含量にように、生化学的技法により、あるいはノーザン、RTPCR、マイクロアレイ遺伝子発現アッセイあるいはレポータージーン発現系を利用した遺伝子発現レベルの観察により計測されるものであるか、ストレス耐性、収量あるいは病害抵抗性のような農業的観察により計測されるものであってよい。
【0026】
「形質改変(trait modification)」は、本発明のポリヌクレオチド又はポリペプチドの発現が改変された形質転換植物における性質の、そうでない植物(野生型植物のような)と比較した検出可能な差をいう。形質改変は、観察される形質(差)の少なくとも5%の増加又は減少、少なくとも10%の差、少なくとも20%の差、少なくとも30%、少なくとも50%、少なくとも70%、少なくとも100%、あるいはさらに大きな差に帰結してもよい。改変された形質には自然のばらつきがあろうということは知られている。したがって、観察された形質改変は、野生型植物で観察される分布と比較した、形質転換植物における形質の正常な分布の変化を伴う。
【0027】
特定の形質改変は、種子(胚)、果実、根、花、葉、茎、軸、若木などの形質改変であり、以下のようなものを含む:凍結、寒冷、熱、渇水、水分飽和、放射、オゾンを含む環境条件への増強された耐性;微生物、菌、ウイルスによる病気への増強された耐性;線虫類への耐性、減少した除草剤感受性、増強された重金属耐性(あるいは増強された重金属取り込み能力)、貧しい光条件下での増強された生育(例えば弱い光/あるいは短い昼時間)、あるいは特定の遺伝子の発現レベルの変化。改変されるかもしれない他の表現形は、タキソール、トコフェロール、トコトリエノール、ステロール、フィトステロール、ビタミン、ワックスモノマー、抗酸化剤、アミノ酸、リグニン、セルロース、タンニン、プレニルリピッド(クロロフィルやカロチノイドのような)、グルコシノレート、及びテルペノイドの生産におけるばらつきのような植物代謝物の生産、増強されたあるいは成分が変化したタンパク質や脂質の生産(特に種子における)、あるいは改変された糖(不溶性あるいは可溶性)及び/又は澱粉の組成、に関する。改変されてもよい物理的な植物の性質は、細胞の発達(例えば突起様構造の数)、果実や種子の大きさ及び数、茎や葉や根のような植物の一部の収量、保存中の種子の安定性、種子のさやの性質(例えば壊れやすさ)、根毛の長さと量、節間距離、あるいは種子殻の質などである。改変されてもよい植物の生育上の性質は、生長速度、種子の発芽速度、植物及び幼植物の勢い、葉及び花の老化、雄性不能、アポミクシス、開花時間、花器官脱離、窒素取り込み速度、バイオマスあるいは蒸散の特徴、並びに、頂部優性、分岐パターン、器官の数、器官の独自性、器官の形と多きさ、などの植物構造の性質、を含む。
【0028】
特に興味深いものは、昼間時間に反応した、温度に反応した、光の質に反応した開花時間の変化や、栄養分利用可能性、及び植物の発達段階などのような、改変された春化処理要求や開花時間の特徴に関する形質である。
【0029】
1.配列
我々は、植物の開花時間を改変させるのに利用できる特定の植物転写因子(TFs)を見出した。つまり、本発明のTFsを利用すれば特定の条件下で植物の開花時間を減少させたり、増加させたり、誘導可能にしたりできる。さらに、この転写因子は植物の春化処理要求を改変するのに利用できる。
【0030】
これらの植物転写因子は以下の転写因子ファミリーのひとつに属するであろう:
AP2 (APETALA2) ドメイン 転写因子ファミリー (Riechmann and Meyerowitz (1998) Biol. Chem. 379:633−646); the MYB 転写因子ファミリー (Martin and Paz−Ares, (1997) Trends Genet. 13:67−73); the MADS ドメイン 転写因子ファミリー (Riechmann and Meyerowitz (1997) Biol. Chem. 378:1079−1101); the WRKY protein family (Ishiguro and Nakamura (1994) Mol. Gen. Genet. 244:563−571); the ankyrin−repeat protein family (Zhang et al. (1992) Plant Ce114:1575−1588); the zinc finger protein (Z) family (Klug and Schwabe (1995) FASEB J. 9: 597−604); the homeobox (HB) protein family (Duboule (1994) Guidebook to the Homeobox Genes, Oxford University Press); the CART−element binding proteins (Forsburg and Guarente (1989) Genes Dev. 3:1166−1178); the squamosa promoter binding proteins (SPB) (Klein et al. (1996) Mol. Gen. Genet. 1996 250:7−16); the NAM protein family (Souer et al. (1996) Cell 85:159−170); the IAA/AUX proteins (Rouse et al. (1998) Science 279:13711373); the HLH/MYC protein family (Littlewood et al. (1994) Prot. Profile 1:639−709); the DNAbinding protein (DBP) family (Tucker et al. (1994) EMBO J. 13:2994−3002); the bZIP family of transcription factors (Foster et al. (1994) FASEB J. 8:192−200); the Box P−binding protein (the BPF−1) family (da Costa e Silva et al. (1993) Plant J. 4:125−135); the high mobility group (HMG) family (Bustin and Reeves (1996) Prog. Nucl. Acids Res. Mol. Biol. 54:35−100); the scarecrow (SCR) family (Di Laurenzio et al. (1996) Cell 86:423−433); the GF14 family (Wu et al. (1997) Plant Physiol. 114:1421−1431); the polycomb (PCOMB) family (Kennison (1995) Annu. Rev. Genet. 29:289−303); the teosinte branched (TEO) family (Luo et al. (1996) Nature 383:794−799; the AB13 family (Giraudat et al. (1992) Plant Cell 4:1251−1261); the triple helix (TH) family (Dehesh et al. (1990) Science 250:1397−1399); the EIL family (Chao et al. (1997) Cell 89:1133−44); the AT−HOOK family (Reeves and Nissen (1990) Journal of Biological Chemistry 265:8573−8582); the S1 FA family (Zhou et al. (1995) Nucleic Acids Res. 23:11651169); the bZIPT2 family (Lu and Ferl (1995) Plant Physiol. 109:723); the YABBY family (Bowman et al. (1999) Development 126:2387−96); the PAZ family (Bohmert et al. (1998) EMBO J. 17:170−80); a family of miscellaneous (MISC) transcription factors including the DPBF family (Kim et al. (1997) Plant J. 11:1237−1251) and the SPF1 family (Ishiguro and Nakamura (1994) Mol. Gen. Genet. 244:563−571); the golden (GLD) family (Hall et al. (1998) Plant Cell 10:925−936), and the TUBBY family (Boggin et al, (1999) Science 286:2119−2125)
特に、我々の見出した、開花時間や春化に関係するTFsはMADS転写ファミリー、MYBファミリー、WRKYファミリー、HLH/MYCファミリー、GLDファミリー、AT−HOOKファミリー、CAATファミリー、bZIPファミリーのメンバー、及び亜鉛協調タンパク質ファミリー(Z−Dof,D−CLDSH,及びZ−CH2H2)のメンバーを含む。実際に、我々は植物の開花時間の改変に関連したWRKY,CAAT,bZIP,AT−HOOK,及びHLH/MYCファミリーの第一のメンバーを同定した:G192及びG190(WRKY)、G486(CAAT)、G562(bZIP)、G1073(AT−HOOK)及びG592(HLH/MYC)。
【0031】
これらのポリヌクレオチド及びポリペプチドは塩基配列表に載せてあり、図1に作表してある。図1は塩基配列番号、対応するGID番号、その配列がポリヌクレオチドかポリペプチド配列か、を示し、保存されたドメインを示している。我々は、塩基配列表の各塩基配列に由来するドメイン又は断片も同定した。断片は配列のいずれの場所からのものでもよく、その配列の長さまでのどのような長さのものであってもよく、タンパク質については6残基、DNAについては18塩基ほどに短いものであってよい。DNA配列の断片の例は、以下の様である:1−50、51−100、101−200、201−218、218−300、301−450、及び450−600;そしてタンパク質配列の断片は以下の様である:1−50、51−100、101−200、201−206、206−250、251−300。DNA配列に関しては、数はDNAの5’あるいは3’末端から測定された。タンパク質配列に関しては、断片の場所はタンパク質のN末端あるいはC末端から決定され、隣接するアミノ酸配列を含み、例えば配列番号2番のように記載された断片のN末端あるいはC末端方向にさらに10、20、40、60または100アミノ酸を含む。
【0032】
同定されたポリペプチド断片は他の転写因子由来の断片あるいは配列に結合され、Short、PCT公開WO9827230号”Methods and Compositions for Polypeptide Engineering”あるいはPattenら、PCT公開WO9923236号”Method of DNA Shuffling”、あるいはMinshullとStemmer、US特許5837458号に記載された方法を用いて、さらに新規な配列が生成される。あるいは同定された断片は転写活性化ドメインに結合されてもよい。転写活性化ドメインはDNA結合部位からの転写開始を助ける。いくつかの活性化ドメインの共通の性質は過剰の正又は負の電荷を持つ両親媒性のアルファヘリックスを形成するようにするということである(Giniger and Ptashne (1987) Nature 330:670−672, Gill and Ptashne (1987) Cell 51:121−126, Estruch et al (1994) Nucl. Acids Res. 22:3983−3989)。例としてはVP16あるいはGAL4の転写活性化領域(Moore et al. (1998) HYPERLINK http://Proc.Natl.Acad.Sci.USA Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 376−381; and Aoyama et al.(1995) Plant Cell 7:1773−1785)、細菌の配列由来のペプチド(Ma and Ptashne (1987) Cell 51; 113−119)、及び合成ペプチド(Giniger and Ptashne, 同上)が挙げられる。
【0033】
単離されたポリヌクレオチド及びポリペプチドは、改変された植物が野生型植物よりも有利な形質を持つように、植物の発生、生理、あるいは生化学を改変するのに利用されてよい。同定されたポリヌクレオチド断片は核酸プローブやプライマーとしても有用である。核酸プローブはマイクロアレイ実験のプロトコールを含むハイブリダイゼーションプロトコールで有用である。プライマーは核酸ハイブリダイゼーションにより相補的なターゲットDNA鎖にアニールし、プライマーとターゲットDNA鎖間のハイブリッドを形成し、DNAポリメラーゼ酵素によりターゲットDNAに沿って伸長する。プライマー対は例えばポリメラーゼ連鎖反応(PCR)や他の核酸増幅法による核酸配列の増幅に利用することができる。Sambrookら、Molecular Cloning. A Laboratory Manual, Ed. 2, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York (1989)及び Ausubel et al. (eds) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons (1998)を参照されたい。
【0034】
2.相同配列(Homologs)の同定
Arabidopsis thalianaあるいは他の植物由来の塩基配列表に載せたものと相同な配列が植物の形質を改変するために利用されてもよい。相同配列は、単子葉植物及び双子葉植物を含むいずれの植物由来であってもよく、限定するものではないが特に以下のような農業上重要な植物種が含まれる、大豆、麦、とうもろこし、じゃがいも、米、ナタネ(カノーラを含む)、ヒマワリ、アルファルファ、サトウキビ及び芝のような穀物;バナナ、ブラックベリー、ブルーベリー、いちご、及びラズベリー、カンタロープ、にんじん、カリフラワー、コーヒー、きゅうり、ナス、ぶどう、ハネジュー、レタス、マンゴー、メロン、たまねぎ、パパイヤ、豆、コショウ、パイナップル、ほうれんそう、かぼちゃ、スイートコーン、タバコ、とまと、すいか、バラ科の果物(りんご、もも、なし、さくらんぼう、プラムなど)、及びアブラナ属の野菜(ブロッコリ、キャベツ、カリフラワー、芽キャベツ、コールラビなど)のような果物や野菜。他の穀物、果物及び野菜で表現型を変えられる物には、大麦、カラント、アボガド、オレンジ、レモン、グレープフルーツ、タンジェリンのような柑橘系の果物、アーチチョーク、さくらんぼう、クルミやピーナッツのようなナッツ、エンダイブ、ニラネギ、アロールート、ビーツ、キャッサバ、かぶ、ラディッシュ、ヤムイモ、さつまいものような根菜、及び豆類が含まれる。相同配列はマツ、ポプラ、ユーカリのような樹木種に由来してもよい。
【0035】
配列表に示す配列へ導入される置換、欠失および挿入も、本発明の範囲内に含まれる。そのような配列の修飾は、部位特異的変異により工学的に導入することができる(Wu (ed.) Meth. Enzymol. (1993)vol. 217, Academic Press)。アミノ酸置換は、典型的には一残基置換である;挿入は一般的には約1から10アミノ酸残基のオーダーである;および欠失は約1から30残基の範囲である。好ましい態様では、欠失または挿入は、隣接する組で行なわれ、例えば2残基の欠失または2残基の挿入である。置換、欠失、挿入またはそれらのあらゆる組み合わせは、配列中で組み合わせで起こり得る。転写因子をコードするポリヌクレオチド中で作られる変異は、その配列をリーディングフレームの外に置くものであってはならず、また2次mRNA構造となる相補領域を生じてはならない。
【0036】
置換とは、アミノ酸配列中の少なくとも1残基が除去され、その場所に一つの異なった残基が挿入されることである。そのような置換は、遺伝子の機能にはほとんど影響を与えない保存的なものであり、例えばアラニンのセリンへの置換、アルギニンのリジンへの置換、グルタメートのアスパルテートへの置換および同類の置換によるものである。保存的でなくタンパク質の特性に大きな変化を生ずるであろう置換は、(a)親水性の残基(例えばセリルまたはトレオニル)の疎水性基(例えばロイシル、イソロイシル、フェニルアラニル、バリル、またはアラニル)への置換;(b)システインまたはプロリンの他の残基への置換;(c)電気陽性の側鎖を有する残基(例えばリジル、アルギニル、またはヒスチジル)の電気陰性残基(例えばグルタミル、またはアスパルチル)への置換;または(d)大きな側鎖を有する残基(例えばフェニルアラニン)の側鎖を有していない残基(グリシン)への置換である。
【0037】
更に、”相同配列”という語には、化学的または酵素的手段により修飾されたポリペプチド配列が含まれる。相同配列は、脂質、糖、ペプチド、有機または無機化合物により修飾された配列、または修飾されたアミノ酸の使用による修飾された配列などであってもよい。タンパク修飾技術は Ausubel et al. (eds) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons (1998)に示されている。
【0038】
相同配列類もまた、データベースサーチ、配列アラインメントおよび比較として利用可能な配列解析プログラム(例えば、BLAST, FASTA, PILEUP, FINDPATTERNS 等のWisconsin Package Version 10.0 (GCG, Madision, WI)から)を使用することによって決定されるアラインメントの後、実質的に配列同一性とされるパーセントを有する2つの配列を意味する。GenBank, EMBL, Swiss−Prot および PIR のような公共配列データベース、またはPhytoSeq (Incyte Pharmaceuticals, Palo Alto, CA)のような私的配列データベースにてサーチすることができる。比較のための配列アラインメントは、SmithおよびWatermanの局所相同性アルゴリズム (1981) Adv. App/. Math. 2:482によって、Needleman および Wunschの相同性アルゴリズム(1970) J. Mol. Biol. 48:443によって、Pearson および Lipman の類似性サーチ方法によって(1988) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85: 2444、それらのアルゴリズムのコンピューターインプリメンテーションによって、行なうことができる。アラインメントの後、2つもしくはそれ以上のポリヌクレオチドまたはポリペプチド間の配列比較は典型的には、比較領域全体を、配列類似な局所領域を同定しかつ比較することにより2つの配列の配列比較をすることによって行なわれる。比較領域は少なくとも約20連続位置のセグメントであってよく、一般的には約50から約200、より一般的には約100から150連続位置のセグメントである。該方法は、Ausubel et al. (eds) (1999) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sonsに記載されている。
【0039】
記載配列のホモログである転写因子は、典型的には少なくとも40%アミノ酸配列同一性を共有する。より密接に関係するTFsは、記載配列と少なくとも50%、60%、65%、70%、75%または80% 配列同一性を有する。開示配列ともっとも密接に関係する因子は、少なくとも85%、90%または95%の配列同一性を有する。ヌクレオチドのレベルでは、配列は典型的には少なくとも40%ヌクレオチド配列同一性を有し、好ましくは少なくとも50%、60%、70%または80%の配列同一性を有し、およびより好ましくは85%、90%、95%または97%配列同一性を有する。遺伝コードの縮重は、コードするタンパク質のアミノ酸配列を維持しつつポリヌクレオチドのヌクレオチド配列中に主な多様性を持たせることを可能にする。
【0040】
2つの核酸分子が密接に関係しているか否かを決定する一つの方法は、ストリンジェントな条件下で2つの分子が互いにハイブリダイズするかである。一般的に、ストリンジェントな条件は、決められたイオン強度およびpH下にて特定配列の熱融解温度(Tm)から約5℃から20℃低い条件が選択される。Tmとは、標的配列の50%が完全に適合したプローブにハイブリダイズする温度(決められたイオン強度およびpH下)である。核酸ハイブリダイゼーションの条件およびストリンジェンシーの計算は、Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning. A Laboratory Manual, Ed. 2, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York、および Tijssen (1993) Laboratory Techniques in Biochemistry、および Molecular Biology−− Hybridization with nucleic acid Probes Part I, Elsevier, New Yorkに記載されている。ストリンジェントな条件でハイブリダイズする核酸分子は、典型的には完全長cDNA またはそのcDNA の選択された部分に基づくプローブと、0.2x SSC から2.0 x SSC、 0.1 % SDS、50−65℃での洗浄、たとえば 0.2 x SSC、0.1 % SDS、65℃の洗浄条件でハイブリダイズする。より低い関係にあるホモログの検出では、洗浄は50℃で行なうこともできる。
【0041】
通常のハイブリダイゼーションでは、ハイブリダイゼーションプローブを放射活性ラベルのような検出ラベルと結合させ、そして該プローブは少なくとも20ヌクレオチド長であるのが好ましい。当業者によく知られているように、ハイブリダイゼーションプローブの長さを長くすることは、特異性を増加させる。Arabidopsis ヌクレオチド配列由来のラベル化プローブは、植物cDNAまたはゲノムライブラリーおよび当業者に知られた手段で検出されたハイブリダイゼーションシグナルとハイブリダイズすることができる。ハイブリダイズしたコロニーもしくはプラークを(使用したライブラリーのタイプに依存する)精製し、コロニーもしくはプラークを含むクローン化された配列を分離し、性質を調べる。ホモログは(インバースPCRまたはRACEのような)PCRに基づいた技術により、変性プライマーを使用して解析できる。Ausubel et al. (eds) (1998) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons参照。
【0042】
さらに、TF ホモログは発現ライブラリーの免疫スクリーニングによっても得ることができる。記載TF核酸配列が提供されれば、該ポリペプチドは非相同発現システム(例えばE. coli)によって発現し、精製することができ、そして該TFに特異的な抗体(モノクローナルまたはポリクローナル)を生産するのに使用することもできる。抗体は、TFアミノ酸配列から得られた合成ペプチドに対して生産させることもできる。抗体産生方法は、当業者に周知であり、そして Harlow および Lane (1988) Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, New Yorkに記載されている。そのような抗体は、上述の方法を用いて、TFホモログをクローン化したい植物から作られた発現ライブラリーをスクリーニングするのに使用することができる。選択されたcDNAは、配列解析および生物活性によって確認することができる。
【0043】
3.改良された転写因子の発現
いずれの同定された配列も、植物での発現のためにカセットまたはベクターに挿入される。植物細胞の適切な形質転換に適した、または形質転換植物の樹立に適した数種の発現ベクターが、Weissbach および Weissbach, (1989) Methods for Plant Molecular Biology, Academic Press, および Gelvin et al., (1990) Plant Molecular Biology Manual, Kluwer Academic Publishersに記載されているものを含み、報告されている。特徴的な例としては、Agrobacterium tumefaciens のTiプラスミドから得られたもの、並びにHerrera−EstrelIa, L., et al., (1983) Nature 303: 209, Bevan, M., Nucl. Acids Res. (1984) 12: 8711−8721, Klee, H. J., (1985) BiolTechnology 3: 637〜642によって記載されているものであって双子葉植物用のものが含まれる。Ti由来プラスミドは、単子葉植物および双子葉植物の双方に、Agrobacterium 仲介形質転換を使用して形質転換することができる(Ishida et al (1996) Nat. Biotechnol. 14:745−50; Barton et al. (1983) Cell 32:1033−1043)。
【0044】
あるいは、非Tiベクターを、フリーDNA移入技術を使用して、植物および細胞内にDNAを移入するのに使用することができる。そのような方法には、例えばリポソーム、エレクトロポレーション、マイクロプロジェクティルボンバートメント(microprojectile bombardment)、シリコンカーバイドウィスカー(silicon carbide wiskers)、およびウイルスの使用が含まれる。それらの技術を使用して、形質転換植物、たとえばコムギ、米(Christou, P., (1991) BiolFechnology 9:957−962)、およびコーン(Gordon−Kamm, W., (1990) Plant Cell 2: 603−618)を作ることができる。粒子ガンを使用した直接DNA移入技術(Weeks, T. et al., (1993) Plant Physiol. 102: 1077−1084; Vasil, V., (1993) BiolTechnology 10: 667−674; Wan, Y. および Lemeaux, P., (1994) Plant Physiol. 104: 37−48、およびAgrobacterium仲介DNA形質転換 (Ishida et al., (1996) Nature Biotech. 14: 745−750)では、未熟胚が単子葉植物でのよいターゲットである。
【0045】
典型的には、植物形質転換ベクターは、5’ および 3’制御配列および優性選択マーカーの転写コントロール下にある、一つ以上のクローン化された植物コード配列(ゲノムもしくはcDNA)を含む。そのような植物形質転換ベクターは、典型的にはプロモーター(例えば、発現が誘導的であるか構成的であるか、環境支配的制御か発生支配的制御か、または細胞または組織特異的であるかをコントロールしている制御領域)、転写開始部位、(イントロンスプライス部位のような)RNAプロセスシグナル、転写終止部位および/またはポリアデニレーションシグナルも含む。
【0046】
TF配列を発現するのに使用できる構成性植物プロモーターの例としては、ほとんどの植物組織で構成的で高レベル発現を与えるカリフラワーモザイクウイルス(CaMV) 35S プロモーター(例えば、Odel et al., (1985) Nature 313:810参照);ノパリン(nopaline)合成プロモーター(An et al., (1988) Plant Physiol. 88:547);およびオクトピン(octopine)合成プロモーター(Fromm et al., (1989) Plant Cell 1: 977)が含まれる。
【0047】
環境、ホルモン、化学物質、発生シグナルに反応して、そして組織活性様式で遺伝子発現を制御する、様々な植物遺伝子プロモーターが植物でのTFの発現のために使用することができ、以下に示すものなどがある。US Pat. No. 5,773,697に記載されている、ナピン(napin)、ファセオリン(phaseolin)またはDC3プロモーターのような、種子特異的プロモーター、US Patent Nos. 5,618,988, 5,837,848 および 5,905,186に記載されているような根特異的プロモーター;dru 1 プロモーター(US Pat. No. 5,783,393)、または2A11プロモーター(US Pat. No. 4,943,674)およびトマトポリガラクツロナーゼプロモーター(Bird et al. (1988) Plant Mol. Biol. 11:651)、のような果実熟成期に活性な果実特異的プロモーター、US Patent Nos. 5,618,988, 5,837,848および5,905,186に記載されているような根特異的プロモーター、PTA29, PTA26 および PTA13 (US Pat. No. 5,792,929)のような花粉活性化プロモーター、維管束組織で活性なプロモーター(Ringli および Keller (1998) Plant Mol. Biol. 37:977−988)、 花特異的(Kaiser et al, (1995) Plant Mol. Biol. 28:231−243)、花粉(Baerson et al. (1994) Plant Mol. Biol. 26:1947−1959)、心皮(Ohl et al. (1990) Plant Cell 2:837−848)、花粉および発育初期の種子(Baerson et al. (1993) Plant Mol. Biol. 22:255−267)、van der Kop et al (1999) Plant Mol. Siol. 39:979−990 またはBaumann et al. (1999) Plant Cell 11:323−334)に記載されているようなオーキシン誘導性プロモーター、サイトカイニン誘導性プロモーター(Guevara−Garcia (1998) Plant Mol. Biol. 38:743−753)、ジベレリンに反応するプロモーター(Shi et al. (1998) Plant Mol. Biol. 38:1053−1060, Willmott et al. (1998) 38:817−825) 、およびそのようなもの。更なるプロモーターの例として、熱 (Ainley, et al. (1993) Plant Mol. Biol. 22: 13−23)、光(例えば、エンドウrbcS−3Aプロモーター、Kuhlemeier et al., (1989) Plant Cell 1:471、およびトウモロコシrbcSプロモーター、Schaffner および Sheen, (1991) Plant Cell 3: 997); 外傷(例えば、 wunl, Siebertz et al., (1989) Plant Cell 1: 961);病原菌耐性、およびメチルジャスモンまたはサリチル酸のような化学物質(Gatz et al., (1997) Plant Mol. Biol. 48: 89−108) に応答して発現が誘導されるプロモーターがある。更に、種子発達後期で作用するようなプロモーターを使用することによって、発現のタイミングをコントロールすることもできる(Odel et al. (1994) Plant Physiol. 106:447−458)。
【0048】
植物発現ベクターは、コード配列の上流または下流内に位置するRNAプロセスシグナルを含むこができる。更に、発現ベクターは、植物遺伝子の3’未翻訳領域、例えばジャガイモのPI−IIターミネーター領域、またはオクトピンまたはノパリン(nopaline)シンターゼ 3’ ターミネーター領域のような、mRNAの安定性を増加させる3’ターミネーター領域から、更なる制御配列含むことができる。
【0049】
最後に、上記したように、植物の発現ベクターは、形質転換体の迅速な選択を可能にする優性選択マーカー遺伝子を含んでいてもよい。このような遺伝子は、抗生物質耐性遺伝子(例えば、ハイグロマイシン、カナマイシン、ブレオマイシン、G418、ストレプトマイシン又はスペクチノマイシンに耐性)や除草剤耐性遺伝子(例えば、ホスフィノスリシンアセチルトランスフェラーゼ)をコードする遺伝子を含む。
【0050】
植物の形質を改変するためのトランスジェニック植物におけるTF発現の減少は、TFcDNAに基づくアンチセンス構築体を植物に導入することによって得ることができる。アンチセンス抑制のためにTFcDNAは発現ベクターのプロモーター配列に対して逆向きに配置される。導入される配列は全長のTFcDNA又は遺伝子である必要はなく、TFcDNA又はトランスフォームされるべき植物のタイプに見られる遺伝子と同一である必要もない。しかしながら、導入される配列がより短い場合、有効なアンチセンス抑制のためには通常天然のTF配列に対してより相同性が高いことが必要とされるであろう。好ましくは、ベクター中の導入されるアンチセンス配列の長さは少なくとも30ヌクレオチドであり、アンチセンス抑制の向上は典型的にはアンチセンス配列の長さが増加するにつれて観察されるであろう。ベクター中のアンチセンス配列の長さは100ヌクレオチド以上であることが好ましい。上記のように、アンチセンス構築体の転写はRNA分子の産生をもたらし、これは植物細胞中の内在TF遺伝子から転写されたmRNA分子と逆向きに相補的である。内在TF遺伝子発現の抑制はリボザイムの使用により達成することもできる。リボザイムは高度に特異的なエンドリボヌクレアーゼ活性を有する合成RNA分子である。リボザイムの産生及び使用はCechの米国特許第4,987,071号及びHaselhoffの米国特許第5,543,508号に開示されている。アンチセンスRNA内のリボザイム配列の誘導はアンチセンスRNAに対するRNA分解活性を付与するために用いることができる。それにより、アンチセンスRNAに結合する内在mRNA分子が分解され、アンチセンスによる内在遺伝子発現阻害が高まる。
【0051】
TFcDNA(又はその変異体)にコードされるRNAを過剰発現するベクターを使用して、Jorgensenの米国特許第5,231,020号に記載の方法で内在TF遺伝子の共抑制することもできる。このような共抑制(センス抑制ともいう)は、完全TFcDNAを植物細胞に導入することを必要とせず、導入される配列が内在TF遺伝子と正確に同一であることも必要としない。しかしながら、アンチセンス抑制の場合のように、(1)導入する配列が長く、(2)導入する配列と内在TF遺伝子との配列相同性が増すほど抑制効率は高まるであろう。
【0052】
翻訳不可能な形態のTFmRNAを発現するベクターを用いて内在TF活性の発現を抑制し、形質を転換することもできる。このような構築体を産生する方法はDoughertyらの米国特許第5,583,021号に記載されている。好ましくは、このような構築体はTF遺伝子に早期ストップコドンを導入することで作製される。あるいは、2本鎖RNAを用いて遺伝子を沈黙させることにより植物の形質を改変することもできる(Sharp (1999) Genes and Development 13: 139−141)。このアプローチは、それによりベクターが調製され、cDNA又は遺伝子が重複様式で配置され、発現の際にヘアピン構造を有する2本鎖RNA分子の生成を可能にする。この方法は植物の遺伝子活性を改変するために用いられている(Chuang and Meyerowitz (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. 97: 4985−9490)。
【0053】
遺伝子の発現を無効にする他の方法は、Agrobacterium tumefaciensのT−DNAを用いた挿入突然変異誘発によるものである。挿入変異体の生成後、変異体をスクリーニングし、TF遺伝子内に挿入を含む変異体を同定することができる。所望の遺伝子に単一変異イベントを含む変異体は、変異のために交配させてホモ接合型植物を生成することもできる(Koncz et al. (1992) Methods in Arabidopsis Research. World Scientific)。
【0054】
植物の形質はをcre−loxシステムを用いて改変することもできる(例えば、米国特許第5,658,772号に記載されている)。植物ゲノムは第1及び第2lox部位を含むように改変することもできる。そしてこれらの部位をCreレコンビナーゼと接触させる。これらのlox部位が同一向きにあれば、2つの部位間の介在DNA配列が切除される。これらのlox部位が逆向きであれば、介在配列は反転する。
【0055】
本発明のポリヌクレオチド及びポリペプチドは、内在遺伝子の活性又は発現レベルを他の手段で操作することにより、発現カセットの非存在下で植物中に発現させることもできる。例えば、T−DNA活性化タグにより遺伝子を異所性に発現させることによる(Ichikawa et al., (1997) Nature 390 698−701, Kakimoto et al., (1996) Science 274: 982−985)。この方法は植物を複数の転写エンハンサーを含む遺伝子タグでトランスフォームすることを必要とし、タグがゲノムに挿入されるとフランキング遺伝子コード配列の発現が脱制御される。他の例では、植物の転写機構を、本発明のポリヌクレオチドの転写レベルが増加するように改変することができる(DNA結合モチーフ内の特定のアミノ酸を変えることによるジンクフィンガータンパク質のDNA結合特異性の改変を記載するPCT公報のW09606166及びWO9853057を参照されたい)。
【0056】
トランスジェニック植物は、例えば活性化状態に維持するためにポリペプチドのリン酸化状態を変えることにより、内在遺伝子にコードされるポリペプチドの活性を発現又は変化させるために必要な機構を含むこともできる。
【0057】
4.改変されたTF発現を有するトランスジェニック植物
本発明のTF遺伝子をコードするポリヌクレオチドを含む発現カセットを構築すると、植物の形質を改変するために、標準技術を用いてポリヌクレオチドを植物に導入することができる。植物は裸子植物、単子葉植物及び双子葉植物を含むいかなる高等植物であってもよい。好適なプロとコールはLeguminosae(アルファルファ、ダイズ、クローバーなど)、Umbelliferae(ニンジン、セロリ、パースニップ)、Cruciferae(キャベツ、ラディッシュ、ナタネ、ブロッコリーなど)、Curcurbitaceae(メロン及びキュウリ)、Gramineae(コムギ、コーン、コメ、オオムギ、キビなど)、Solanaceae(ジャガイモ、トマト、タバコ、コショウなど)、及び他の種々の作物に有用である。Ammirato et al. (1984) Handbook of Plant Cell Culture − Crop Species. Macmillan Publ. Co. Shimamoto et al. (1989) Nature 338: 274−276; Fromm et al. (1990) Bio/Technology 8: 833−839; 及びVasil et al. (1990) Bio/Technology 8: 429−434に記載のプロトコールを参照されたい。
【0058】
単子葉植物細胞及び双子葉植物細胞のトランスフォーメーション及び再生は今やルーチン化されており、最適なトランスフォーメーション技術の選択は実務者によって決定されるであろう。方法の選択はトランスフォームされるべき植物のタイプによって様々であり、当該技術に熟練した者は与えられた植物のタイプのための特定の方法の好適性を認識するであろう。好適な方法は:植物のプロトプラストのエレクトロポーレーション;リポソーム介在トランスフォーメーション;ポリエチレングリコール(PEG)介在トランスフォーメーション;ウイルスを用いたトランスフォーメーション;植物細胞のマイクロインジェクション;植物細胞のmicro−projectile bombardment;真空浸潤法;及びAgrobacterium tumeficiens介在トランスフォーメーションを含むが、これらに限定されるものではない。トランスフォーメーションとは、その配列の安定な又は一過性の発現を引き起こすような方法で植物にヌクレオチド配列を導入することを意味する。
【0059】
本分野の現在の知識を具体的に示すのに役立ち、本明細書中に援用される、クローン化配列によるトランスフォーメーションを特徴とする植物改変の成功例としては、米国特許第5,571,706号;第5,677,175号;第5,510,471号;第5,750,386号;第5,597,945号;第5,589,615号;第5,750,871号;第5,268,526号;第5,780,708号;第5,538,880号;第5,773,269号;第5,736,369号及び第5,610,042号が挙げられる。
【0060】
トランスフォーメーションの後、植物を、トランスフォーメーションベクターに導入された優性選択マーカーを用いて選択することが好ましい。典型的には、このようなマーカーはトランスフォームされた植物に抗生物質耐性又は除草剤耐性を付与するであろう。そして、形質転換体の選択は、適当な濃度の抗生物質又は除草剤に植物を曝すことにより達成される。
【0061】
トランスフォームされた植物が選択され、成熟した後、改変した形質を示すこれらの植物を同定する。改変した形質は上記したいかなる形質でもよい。さらに、改変した形質が、本発明のポリペプチド又はポリヌクレオチドの発現レベル又は活性の変化によるものであることを、ノーザンブロット、RT−PCR若しくはマイクロアレイを用いてmRNAの発現を解析することにより、又はイムノブロット、ウエスタンブロット若しくはゲルシフトアッセイを用いてタンパク質の発現を解析することにより確認することができる。
【0062】
5. ポリヌクレオチドおよびポリペプチドの商業的応用
本発明の遺伝子についての具体的な応用は、植物の開花時期または春化処理反応におけるその潜在的な役割に関する。最も近代的な穀物(crop)品種は、大規模な交配プログラムの結果であり、そして多世代の戻し交配が所望の特質を導入するために必要とされる場合がある。開花を促進するシステムは、それらにより世代時間が非常に早くすることができるため、このようなプログラムにおいて貴重な応用性を有する可能性がある。さらに、いくつかの事例においては、より早い世代時間により、所定の生育シーズンの中でさらに穀物の収穫を得ることが可能になる。たとえばギネアアブラヤシ(oil palm)、プラ(aspen)、マツ、およびユーカリノキなどの樹木種についてのトランスフォームシステムの出現により、森林バイオテクノロジーが興味の領域として成長しつつある。
【0063】
同様に、植物の栄養器官の一部が穀物を構成し、そして生殖組織が廃棄される、テンサイなどの種においては、開花を遅延させたり抑制したりすることは都合のよいことであろう。栄養器官の発生を拡張することは、収量を大幅に増大することを引き起こす。
【0064】
さらに、誘導性のプロモーターを使用して、開花時期調節遺伝子の発現を制御することにより、潜在的には、開花を所望するように引き起こすことができる(たとえば、化学誘導物質を使用することにより)。このことにより、たとえば、穀物を通じて開花を同調させることができ、そしてより効率的な収穫を促進することができる。このような誘導可能なシステムを使用して、穀物品種の開花を異なる緯度に適合させることができる。現在のところ、ダイズおよびワタなどの種が、その開花時期に基づいて異なる緯度に適している一連の成熟群として利用可能である(それは、日照時間により制御される)。開花を化学的に調節することができるシステムにより、単一の高収率の北部成熟群をいずれの緯度においても生育させることができる様になる。南部領域においては、このような植物をより長く生育させることができ、それにより、開花を誘導する前に、収率を増加させることができる。より北部の地域では、誘導を使用して、穀物が最初の冬季氷結(winter frosts)の前に開花することを確実にすることができる。現在は、異なる緯度について一連の成熟群が存在することが、新しい貴重な特質を導入するための主要な障壁に相当する。
【0065】
多くの穀物種について、高収率冬季品種は、冬季シーズンが持続し、春化反応を引き起こすために十分なほど寒冷である、温帯性の領域においてのみ増殖することができる。本発明の遺伝子の変化した発現は、遅れて開花するArabidopsisの生態型における春化処理を埋め合わせることができた。同様の効果を、穀物植物において達成することができる。たとえば、その後、G157(またはコムギのオルトログ)を過剰発現するコムギの冬季品種を、その方法以外では、暖かすぎて効率的な春化処理ができない、南部カリフォルニアなどの地域で生育させることができる。このシステムの第二の用途は、サクランボ(Prunus)におけるものである。地方的に生育するサクラは、冬季が春化処理には暖かすぎて生じないため、カリフォルニアの早春には利用することができない。
【0066】
さらなる応用がイチゴ(Fragaria)において存在する。イチゴは、開花の開始、休眠、果実の成長およびつるの成長のうまく規定された永久のサイクルを有する。温帯の欧州の国では、初春に植物が開花し、そして果実が5月または6月に生産される。果実がなった後に、つるが生成し、根を採る苗木を運ぶ。次に、植物は全て晩夏から秋に休眠する。植物が冬の冷却処理を受けた後に春の後までは、開花を繰り返すことができない。この春化処理の要求を開扉する計はイチゴの2番目の秋の果実が春の果実に加えて収穫されることを可能にするかもしれない。
【0067】
最後に、遺伝子それら自体の直接の応用に加え、それらの制御領域も価値があり得る。これらの遺伝子のプロモーターが低温に応答性であれば、凍結に対する寛容を授与する遺伝子の制御のための発現系にそれらを取り込むことができる。そのような遺伝子は次に必要なときに特別にアップ制御されて、それによりそれらの構成的発現によりもたらされるあらゆる毒性作用を最少にする。
【0068】
6.ポリペプチドおよびポリヌクレオチドの他の利用性
本発明により提供される転写因子のコーディングは、転写因子の発現に影響するかもしれず且つ開花時期に影響するかもしれない外因性または内因性分子を同定するために使用してよい。これらの分子は有機または無機化合物を含んでよい。
【0069】
例えば、上記の方法は植物または植物細胞に接触して分子を最初に配置することを必要としてよい。上記の分子は局所投与、例えばスプレーまたは植物の浸潤により導入してよく、そしてTFポリペプチドの発現または活性あるいはポリヌクレオチドの発現に対する分子の効果を監視する。TFポリペプチドの発現の変化はポリクローナルまたはモノクローナル抗体、ゲル電気泳動等の使用により監視してよい。対応するポリヌクレオチド配列の発現の変化はマイクロアレイ、ノーザンまたはmRNA発現の変化を監視する他のあらゆる技術の使用により検出してよい。これらの技術はAusubel et al.(eds) Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley & Sons(1998)に例示される。発現レベルのそのような変化は修飾された植物の特色に相関するかもしれず、そして即ち同定された分子は、果物、野菜および穀物を浸潤するかまたはスプレーすることにより植物の特色を修飾するために使用してよい。
【0070】
転写因子は相互作用するかもしれないプロモーター配列を同定するために用いてもよい。プロモーター配列を同定した後に、プロモーター配列中の特定のヌクレオチドまたはプロモーター配列に相互作用して植物の特色を変化させる転写因子中の特定のアミノ酸を変化させることにより、転写因子とプロモーター配列の間の相互作用を修飾してよい。典型的には、転写因子のDNA結合部位をゲルシフトアッセイにより同定する。プロモーター領域を同定した後に、プロモーター領域の配列を二本鎖DNAアレイにおいて用いることにより、TFsとそれらのプロモーターとの相互作用に影響する分子を同定してよい(Bulyk et al.(1999)Nature Biotechnology 17:573−577)。
【0071】
同定された転写因子は、該転写因子の活性を調整するタンパク質の同定にも有用である。そのような調整は、リン酸化あるいはタンパク質−タンパク質(ホモあるいはヘテロポリマー)相互作用のような、共有結合による修飾により引き起こされる。タンパク質−タンパク質相互作用の検出に適したどんな方法でも適用してよい。適用してもよい方法には共免疫沈降、架橋と勾配またはクロマトグラフィーカラムによる共精製、およびツーハイブリッドイーストシステムがある。
【0072】
ツーハイブリッドシステムはタンパク質相互作用をin vivoで検出し、Chien ら、(1991)、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,88,9578−9582に記載され、Clontech(Palo Alto,Calif.)から購入可能である。このシステムでは、プラスミドは二つのハイブリッドタンパク質をコードするように構築される:片方はTFポリペプチドと融合した転写アクチベータータンパク質のDNA結合ドメインからなり、もう一方はcDNAライブラリーの一部としてプラスミドに組み換えたcDNAによってコードされた未知タンパク質と融合した転写アクチベータタンパク質の活性化ドメインからなる。DNA結合ドメイン融合プラスミドおよびcDNAライブラリーは、転写アクチベーター結合サイトを制御領域に有するレポーター遺伝子(たとえば、LacZ)を有する酵母サッカロマイセス セレビジアエ(Saccharomyces cerevisiae)の菌種に形質転換される。いずれのハイブリッドタンパク質も単独ではレポーター遺伝子の転写を活性化できない。二つのハイブリッドタンパク質の相互作用は機能的なアクチベータータンパク質を再構築し、結果としてレポーター遺伝子産物のアッセイによって検出される、レポーター遺伝子の発現がおこる。その後、レポーター遺伝子発現を行うことができるライブラリープラスミドは単離し、ライブラリープラスミドによってコードされたタンパク質を同定するために配列同定する。転写因子と相互作用するタンパク質を同定した後、TFタンパク質―タンパク質相互作用を阻害する化合物のアッセイを行ってもよい。
【0073】
以下の例は本発明を説明するものであるが、限定するものではない。
方法 すべての実験は他に示さない限りは生態型ColumbiaのArabidopsisを用いて行った。Stockholm(CS6863)およびPitztal(CS6832)系列はオハイオ州立大学のABRCより調達した。すべての実験において、種子は2分間のエタノール処理につづいて30分間30%ブリーチ/0.01%Tweenにつけ、そして蒸留水で5回洗浄して滅菌した。種子は0.1%アガロースのMS寒天培地に植え付け、20−25℃の温度の生育室に移す前に、4℃で3−5日間層の間に保存した。MS培地には形質転換した植物の選択のため50mg/lカナマイシンを添加した。植物はプレート上で7日間栽培した後、土に植え替えた。春化処理には、種子をMS寒天プレートに植え付け、微孔テープでシールし、低光量の4℃の低温室で6−8週間置いた。プレートはその後植え付けたばかりの春化処理していないコントロールを含むプレートと並べ、生育室に移した。生長力のある苗全体は6から9週間後に遺伝子発現解析を行うために収穫した。約3cmの認識できる開花が明らかになったとき、ロゼット葉を数えた。プロジェニー(progeny)茎上のロゼットと全体の葉の数は開花のタイミングときっちりとした相関がある(Koornneef ら(1991)Mol.Gen.Genet. 229:57−66)。
【0074】
実施例I. 全長遺伝子の同定とクローニング
以下の例において、G157は配列ID番号1および2を参照し、G859は配列ID番号3−8を参照し、G1842は配列ID番号9−16を参照し、G1843は配列ID番号17および18を参照し、G1844は配列ID番号19−22を参照し、G861は配列ID番号23−26を参照し、そしてFLCあるいはG1759は配列ID番号27,28を参照する。
【0075】
既知の転写因子に関連した推定の転写因子の配列(ゲノム中のまたはESTs)は、デフォルトパラメータおよび問題の配列の長さによって−4または−5またはそれ以下のP値カットオフしきい値を用いて、tblastn配列解析プログラムを用いてアラビドプシス サリアナ(Alabidopsis thaliana)GenBankデータベースで同定した。それから推定の転写因子配列にヒットするものを、特定の配列鎖を含むものを同定するために調べた。もしヒットした配列がそのような配列鎖を含む場合は、該配列は転写因子であることを確認した。
【0076】
たとえば、我々はFLCに関連したタンパク質をコードすると予測されていた、染色体I中のBAC F22K20(GenBankアクセス AC002291)の中からMADS box遺伝子G157を同定した。G157の872bp cDNAクローンは葉のmRNA由来のライブラリーから単離されたクローンから同定した。コードされたタンパク質は196アミノ酸の長さで、全アミノ酸配列の62%の部分がFLCと一致し、MADS DNA結合ドメインとは82%一致した。
【0077】
G157はまた、しっかりとつながったクラスターとして、染色体Vの下流、約22kbを占有し、MXK3、F1505、およびMQN23(それぞれ、GenBankアクセス番号AB019236、AB026633、およびAB013395)の3つの隣接したクローンにまたがって一緒に位置するG859、G1842、G1843、およびG1844とも関連する。G859、G1842、G1843、およびG1844は複製の課程で創造されるようである;これはそれらの遺伝子制御の異なる側面への発散を許容するものである。それらの物理的な近接は、共通の制御因子によって制御される単位であるように働いていることを示している。
【0078】
FLC、G157、G859、G1842、G1843、およびG1844の57アミノ酸MADSドメインの1対1の比較は表1に示した。該表は、アミノ酸配列の一致の割合を示し、括弧内は、保存性のアミノ酸置換も考慮に入れたときの配列一致の割合を示す。G859、G1842、G1843、およびG1844にコードされるタンパク質の該MADSドメインはFLCおよびG157のそれと高度に保存され:以下に示した1対1の比較によると、これらのタンパク質は75%から91%のアミノ酸配列の同一性を共有する。保存性のアミノ置換が起こったときは、これらのタンパク質のMADSドメインは88%−99%お互いに一致する(括弧内に示した)。
【0079】
【表1】

Figure 2004500044
【0080】
FLCのアミノ酸残基30およびG157、G859、G1842、G1843、およびG1844に関しては酸性残基(EまたはD)である一方、これまでに同定された他のすべてのアラビドプシス(Arabidopsis)MADSドメインタンパク質においては、その位置はプラスに帯電したリジン残基で占められている。DNAに結合したヒトSRF MADSドメインの結晶構造ではリジン残基(これは、酵母MCM1およびヒトMEF2Aタンパク質においても保存されている)がDNAターゲットサイトのリン酸バックボーンと接触していることが示されている(Pellegrini ら、(1995)Nature 376:490−498)。そのアミノ酸の違いはしたがって、FLCおよびG157、G859、G1842、G1843、およびG1844に関してのDNA結合は、他のアラビドプシス(Arabidopsis)MADSドメインタンパク質とは異なる性質を与えるしれない。したがって、位置30に酸性残基を持つMADSドメインタンパク質は特に植物の開花の調整および春化処理の応答に有用であってよい。
【0081】
これらの遺伝子からの転写物は3’RACE(Rapid Amplification cDNA Ends)によって解析し、対応するcDNAはアラビドプシス(Arabidopsis)組織(Clumbia生態型)の混合サンプル中からRT−PCRにより単離した。この分析の間、G859、G1842、およびG1844の転写物はマルチプルアルタネイティブリースプライストフォームとして検出された。
【0082】
実施例II 開花時期関連遺伝子
同定された各配列のコード領域内の遺伝子特異的プライマーを用い、リバーストランスクリプターゼPCRを行った。可能な場合は、プライマーは最初に同定された各コード配列の3’領域の近くにデザインした。
【0083】
全RNAを植物組織から単離して、CTAB法で抽出した。抽出した全RNAは全ての組織タイプについて濃度を標準化し、28Sのバンドを参照して、各組織のPCR反応に同じ量のcDNAテンプレートが使われるようにした。Poly A は、Qiagen Oligotex キットバッチのプロトコールを修正したプロトコールを用いて精製した。cDNAは標準的プロトコールを用いて合成した。第一鎖cDNA合成の後、アクチン2 のプライマーを用いて、組織タイプにわたってcDNAの濃度を標準化した。アクチン2 は、Arabidopsis の組織タイプにわたって、ほぼ同じレベルで構成的に発現していることが分かっている。
【0084】
RT PCRのために、cDNAテンプレートは、対応するプライマーおよびTaqポリメラーゼと混合した。各反応は、0.2μl  cDNAテンプレート、2μl  10X トリシンバッファー、および16.8μl 水、5pmolプライマー1、5pmolプライマー2、0.3μl  Taqポリメラーゼ、200μM dNTPおよび8.6μl の水で構成した。
【0085】
96穴のプレートをマイクロフィルムで覆い、熱循環装置にセットして、下記の反応サイクルを開始した。ステップ1 93℃ 3分、ステップ2 93℃ 30秒、ステップ3 60−65℃ 1分、ステップ4 72℃ 2分。ステップ2、3および4は20〜35サイクル繰り返した。ステップ5 72℃ 5分およびステップ6 4℃。ある場合にはPCRプレートを熱循環装置に戻して、非常に発現の低い遺伝子の同定のために5〜15回の追加サイクルで、反応産物の量を多くした。その反応サイクルは次のとおりとした。ステップ2 93℃ 30秒、ステップ3 65℃ 1分、およびステップ4 72℃ 2分,8サイクルの繰り返し、およびステップ4 4℃。 21および36サイクルの間に、8マイクロリットルのPCR産物および1.5μl の負荷染料を1.2%アガロースゲルに負荷して分析した。特定の転写物が、PCRの35サイクルより遅くやっと検出されたなら、それらの発現レベルは低いと考えられる。観察されたアクチン2 の転写レベルと比較した転写レベルに応じて、発現レベルは中または高と考えられる。
【0086】
一例として、G157植物中でのG157 mRNAレベルを評価するため、プライマー5’−GGCATAACCCTTATCGGAGATTTGAAGC−3’ (SEQ ID No. 57)および 5’−ACACAAACTCTGATCTTGTCTCCGAAGG−3’ (SEQ ID No. 58) を用いて、25サイクルにわたるPCRを行った。野生型植物から抽出した別々の組織のmRNAレベルを評価するため、プライマー5’−GCATAACCCTTATCGGAGATTTGAAGCCAT−3’ (SEQ ID No. 59)および 5’−AACATTCCTCTCTCATCATCTGTTGCCAGC−3’ (SEQ ID No. 60) を用いて、25または30サイクルのPCRを行った。FLCのPCRは、プライマー5’−AACGCTTAGTATCTCCGGCGACTTGAAC−3’ (SEQ ID No. 61)および5’−CTCACACGAATAAGGTACAAAGTTCATC−3’ (SEQ ID No. 62)を用いて35回にわたり、または5’−TTAGTATCTCCGGCGACTTGAACCCAAACC−3’ (SEQ ID No. 63)および5’ AGATTCTCAACAAGCTTCAACATGAGTTCG−3’ (SEQ ID No. 64)を用いて30回にわたり行った。プライマーの特異性は、RT−PCR産物の配列決定によた確認された。サンプルは、アクチンプライマーを用いた20〜25サイクルのPCRにより標準化した。
【0087】
実施例III .発現ベクターの構築
ゲノムライブラリーまたはcDNAライブラリーからの配列を、コード領域の上流および下流の配列に特異的なプライマーを用いて、増幅した。発現ベクターはpMEN20またはpMEN65であり、両者ともpMON316 (Sanders et al, (1987) Nucleic Acids Research 15:1543−58) に由来して、トランス遺伝子を発現するためのCaMV 35Sプロモーターを含んでいる。配列をベクター中にクローニングするため、pMEN20および増幅したDNA断片の両者を別々にSalIおよびNotI制限酵素で37℃2時間消化した。消化産物を0.8%アガロースゲルで電気泳動し、エチジウムブロマイド染色で可視化した。この配列および直線化プラスミドを含むDNA断片を切り出し、Qiaquick gel extraction kit (Qiagen,CA) を用いて精製した。興味対象の断片を3:1(ベクター対挿入片)の比率で連結した。T4 DNAリガーゼ(New England Biolabs, MA)を用いて、連結反応を16℃16時間行った。連結したDNAを、熱ショック法を用いて、E. coli DH5 アルファ株のコンピテント細胞に形質転換した。形質転換体は、50mg/lのスペクチノマインシ(Sigma) を含むLBプレートにまいた。
【0088】
個々のコロニーを、50mg/lのスペクチノマインシを含む5mlのLBブロスで一夜、37℃で増殖させた。プラスミドDNAはQiaquick Mini Prep kits (Qiagen,CA)を用いて精製した。
【0089】
実施例 IV 発現ベクターによるAgrobacteriumの形質転換
遺伝子を含有するプラスミドベクターを構築した後、このベクターを使用して遺伝子産物を発現するAgrobacterium tumefaciens細胞を形質転換した。Agrobacterium tumefaciens細胞の形質転換用保存株は、Nagel et al. FEMS Microbiol Letts 67: 325−328 (1990)の記載に従って作製した。吸光度(A600)が0.5〜1.0に達するまで、Agrobacterium GV3101株を250mlのLB培地(Sigma)中にて一晩28℃で振盪培養した。4,000×gで15分間4℃にて遠心分離を行うことにより細胞を回収した。次いで細胞を、250μlの氷冷バッファー(1mM HEPES、KOHにてpHを7.0に調整)へ再懸濁させた。細胞を上述のように再度遠心分離し、125μlの氷冷バッファーへ再懸濁させた。次いで遠心分離と再懸濁をさらに2回繰り返した。その際、上述と同一のHEPESバッファー100μlおよび750μlへ細胞を懸濁させた。次いで、再懸濁した細胞を40μlずつ分注し、液体窒素中にて急速冷凍させて−80℃で保存した。
【0090】
Nagel et al. FEMS Microbiol Letts 67: 325−328 (1990)に記載のプロトコールに従い、上述のように調製したプラスミドでAgrobacterium細胞を形質転換した。形質転換すべき各DNA構築物当たり、50〜100ngのDNA(通常、10mM Tris−HCl、1mM EDTA、pH8.0へ再懸濁)をAgrobacterium細胞40μlと混合した。次いで、氷冷キュベット(電極間隔2mm)へDNA/細胞混合物を移し、Gene Pulser II装置(Bio−Rad)を用いて25μFおよび200μFにて2.5kVの電圧を印加した。エレクトロポレーション後、細胞を1.0mlのLB培地へ直ちに再懸濁させ、抗生物質による選別を行わずに、振盪インキュベーター内で2〜4時間28℃にて細胞を回復させた。回復後、スペクチノマイシン(Sigma)を100μg/ml含有するLBブロス選択培地へ細胞を播種し、24〜48時間28℃にてインキュベートした。次いで単一コロニーを拾い、新鮮な培地へ接種した。プラスミド構築物の完全性をPCR増幅および配列分析によって確認した。
【0091】
実施例   発現ベクターを保有するAgrobacterium tumefaciensによるArabidopsis植物体の形質転換
遺伝子を含有するプラスミドベクターでAgrobacterium tumefaciensを形質転換した後、単一のAgrobacteriumコロニーを同定および培養し、Arabidopsis植物体の形質転換に使用した。簡単に言うと、スペクチノマイシンを50mg/l含有するLB培地の500ml培養物にコロニーを接種し、吸光度(A600)が2.0を超えるまで28℃で2日間振盪培養を行った。次いで、4,000×gにて10分間遠心分離を行うことにより細胞を回収し、浸潤用培地(1/2×Murashige and Skoog塩 (Sigma)、1×Gamborg’s B−5ビタミン(Sigma)、5.0%(w/v)スクロース(Sigma)、0.044μM ベンジルアミノプリン(Sigma)、200μl/L Silwet L−77 (Lehle Seeds))中に、吸光度(A600)が0.8になるまで再懸濁させた。
【0092】
形質転換を行う前に、ガラス繊維メッシュ(18mm×16mm)で覆ったPro−Mix BX注封材(Hummert International)上へ、4インチ鉢1つ当たり植物体が約10体となるような密度にてArabidopsis thalianaの種子(生態型:コロンビア)を蒔いた。連続照明下(50〜75μE/m/秒)、22〜23℃および相対湿度65〜70%にて植物体を栽培した。約4週間後、一次花序茎(primary inflorescence stem)を刈り取り、二次茎が多く育つようにした。成熟二次茎が開花した後、長角果と開花した花を全て取り除くことにより植物体を形質転換用に調整した。
【0093】
次いで、上述のAgrobacterium浸潤培地混合物中へ鉢を上下逆さにして30秒間浸漬し、プラスチック製のラップで覆った1フィート×2フィートの平面上で鉢を横にして水分を切った。24時間後、プラスチックラップを外し、鉢を起こした。1週間後に浸漬手順を繰り返し、1鉢につき合計で2回浸漬を行った。次いで、形質転換の済んだ各鉢から種子を回収し、後述のプロトコールに従って分析を行った。
【0094】
実施例 VI  Arabidopsisの一次形質転換体の同定
形質転換の済んだ鉢から回収した種子を、基本的に下記のようにして滅菌した。0.1%(v/v)Triton X−100(Sigma)と滅菌水を含む溶液へ種子を分散させ、20分間懸濁液を振盪させることで種子を洗浄した。次いで、洗浄溶液を捨てて新しい洗浄溶液と交換し、振盪させながら種子を20分間洗浄した。2回目の洗浄溶液を除去した後、0.1%(v/v)Triton X−100と70%エタノール(Equistar)を含む溶液を種子へ添加し、懸濁液を5分間振盪した。エタノール/洗剤溶液を除去した後、0.1%(v/v)Triton X−100と30%(v/v)漂白剤(Clorox)を含む溶液を種子へ添加し、懸濁液を10分間振盪した。漂白剤/洗剤溶液を除去した後、次いで種子を滅菌蒸留水中で5回洗浄した。最終洗浄水中にて種子を4℃で2日間、暗所にて保存した後、抗生物質選択培地(1×Murashige and Skoog塩(1M KOHにてpHを5.7に調整)、1×Gamborg’s B−5ビタミン、0.9%phytagar (Life Technologies)、および50 mg/Iカナマイシン)へ播種した。連続照明下(50〜75μE/m/秒)、22〜23℃にて種子を発芽させた。このような条件で7〜10日間育成した後、カナマイシン耐性一次形質転換体(T世代)を黙視で確認して取得した。これらの実生を、まず、新しい選択プレートへ移してさらに3〜5日間育成し、次いで土壌(Pro−Mix BX注封材)へ移した。
【0095】
一次形質転換体を自家受粉させ、後代種子(T2)を回収した。T2後代種子を上述のようにカナマイシン上で発芽させ、カナマイシン耐性実生を選別して土壌へ移し、分析を行った。
【0096】
実施例 VII トランスジェニックArabidopsis植物体の分析
第1の実験では、G157植物体(即ち、G157トランスジーンを発現する植物体)を12時間照明下にて栽培した。40系統のうち30系統が、対照ベクターで形質転換した対照植物よりも早く開花した。早咲きのT1系統の平均ロゼット葉数は12.4±0.8であり、対照系統のロゼット葉数は27±1.2であった。40系統のT1植物体のうち2系統が対照と同時に開花し、40系統のうち7系統は遅咲きであって、野生型よりも2〜3週間遅れて花序が確認された。
【0097】
さらなる実験では、24時間照明下、20〜25℃にて植物体を栽培した。このような条件下では、非形質転換対照植物体は、花芽形成前の一次苗条の平均合計葉数が14.3±0.7であった。花芽は、種を蒔いてから平均で21.1±0.5日後に初めて確認された(誤差の値は、95%信頼限界を与える標準誤差を表す)。G859の場合は、T1植物体の14/19が早咲きであり(平均合計葉数は6.4±0.7、花芽は播種後12.9±0.7日目に確認)、3/19が野生型であり、2/19が野生型に比べて若干遅咲きであった(平均合計葉数は19、花芽は27日目に確認)。RT発現研究からは、遅咲きの個体のトランスジーン発現量が最も高いことが判明した。これらの結果はG157の場合と非常に似通っている。G1842の場合には、T1植物体の7/10が早咲きであり(平均合計葉数は7.9±0.6、花芽は13.9±1.0日目に確認)、3/10が野生型であった。また、G1842の短鎖スプライス変異体をコードするcDNAを用いて過剰発現研究を行った。G1842.2(185のアミノ酸からなるスプライス変異体をコード)の場合には、T1植物体の15/18が早咲きであり(平均合計葉数は6.9±0.9、花芽は14.5±0.6日目に確認)、3/18が野生型であった。G1842.6(77のアミノ酸からなるスプライス変異体をコード)の場合には、T1植物体の8/10が早咲きであり(平均合計葉数は6.8±1.6、花芽は13.9±0.9日目に確認)、2/10が野生型であった。G1842.7(118のアミノ酸からなるスプライス変異体をコード)の場合には、T1植物体の8/10が早咲きであり(正確な葉数は未計測)、2/10が野生型であった。このように、G1842スプライス変異体では、過剰発現した場合には、完全長cDNAクローンに匹敵する効果が得られた。G1843の場合には、7/11が早咲きであり(平均合計葉数は6.4±0.5、花芽は16.0±1.6日目に確認)、2/11が野生型の開花期を示した。しかしながら、G1843のT1植物体は生育が悪く、一部の器官の発達が遅れていた。このことから、G1843は、過剰発現した場合には不測の毒性作用を示すことが示唆される。G1844の場合には、T1植物体の6/10が早咲きであり(平均合計葉数は6.8±1.7、花芽は14.7±1.3日目に確認)、4/10が野生型であった。同様に、G1844の短鎖スプライス変異体をコードするcDNAを用いて過剰発現研究を行った。G1844.2(184のアミノ酸からなるスプライス変異体をコード)を過剰発現させた場合には、T1植物体の6/19が早咲きであり(平均合計葉数は7.8±1.7、花芽は15.7±1.3日目に確認)、13/19が野生型であった。G859、G1842、G1843およびG1844の過剰発現データは、これらが開花期を制御する役割を担っているとの仮説を裏付けるものである。
【0098】
RT−PCRはG157特異的プライマーを用いて約25サイクルにてG157植物からの材料上において実施した。高いレベルのG157発現が、遅く開花する個々の植物または遅く開花する個々を含んだ保存された苗からのサンプル中に検出された。野生型に比較して中度または低いレベルの過剰発現しか示さなかった植物はわずかに開花が早いかまたは正常であた。
【0099】
G157における増加がArabidopsisの遅い開花生態型における開花時期に影響するか否かを試験するため、我々は、遅い開花生態型のStockholmおよびPiztalにおいてG157を過剰発現させた。この実験において、各生態型からの32の第一期形質転換体を連続光条件下で対照を散りばめて生育させた。両生態型において、約50%の形質転換体が対処よりも早く開花し、そして少数のPiztalおよびStockholm形質転換体が対照に比較して明らかに遅い開花であった。
【0100】
G157トランス遺伝子発現と開花時期の相関もG157 StockholmおよびPiztal T1植物において観察された。RT−PCRを、各バックグラウンドにおいて2つの早い開花系列及び2つの遅い開花系列を用いて実施した。再び、遅い開花系列は高いレベルのG157発現を含んだ。即ち、上記因子は定量性様式において開花時期に影響するらしい;中レベルの過剰発現が早い開花を誘因し、開花の遅延が大きく増加する。
【0101】
結論として、G157の過剰発現または同族の遺伝子の何れかが植物において開花時期を修飾する:中レベルの過剰発現が早い開花を誘引し、多くが開花を遅延させる。
【0102】
上記実施例に記載されたのと類似または同一の方法論を用いて、その変化した発現が開花の遅延または加速に相関した別のArabidopsis遺伝子を同定した。これらの遺伝子を表2にそれらの特定の配列番号およびそれらの開花時期への影響と共に図表作成した。
【0103】
【表2】
Figure 2004500044
【0104】
春化処理の応答も調査した。遅い開花の春化処理応答性の生態型および変異体は高い定常レベルのFLC転写物を有し、春化処理による開花の促進の間は低下する(Michaels and Amasino,(1999)Plant Cell 11:949−956;Sheldon et al.,(1999)Plant Cell 11:445−458;Sheldon et al.,(2000)Proc.Natl.Acad.Sci.97:3735−3758)。FLCとは対照的に、G157転写物レベルは遅い開花のStockholmおよびPiztal生態型における春化処理の応答と一致した相関は示さない。さらに、我々は、G157の過剰発現がFLCレベルに影響しなかったことを見いだした。G861,G(59,G1843,およびG1844の発現に対する春化処理の効果も試験した。Columbia、Piztal,Stockholm、constans−1、およびfca−9の発芽種子をMS寒天プレート上で4℃コールドルームにおいて8週間春化処理し、そして次に連続光生育ルームに移した。春化処理した種子および新たに撒いた非春化処理の対照からの全組織を移し換えから9日後に採集した。RT−PCRをFLC,G157,G859,G1842,G1843,G1844およびG861及びアクチンに関して実施した。FLCとG157を比較すると、どの遺伝子も5つの別々のサンプルセットにおける春化処理に際して明確な一致した低下を示さなかった。しかしながら、G1844はFLCに対して発現の逆パターンを示した:G1844レベルは春化処理と一致して増加した。これは、春化処理の応答の対照においてG1844を直接に連座させるように、特別顕著である。即ち、G1844は開花を活性化し、そしてFLCと反対の役割を有する可能性がある。
【0105】
G157の過剰発現が春化処理に匹敵する効果を有するか否かを探索するため、野生型PiztalおよびStockholm苗のバッチを6週間4℃において冷却処理し、次にG157 T1 Piztal、G157 T1 Stockholmおよび非春化処理の野生型植物の第2選択に対して生育させた。予測されたとおり、春化処理はPiztalおよびStockholm野生型植物の両方において開花時期を顕著且つ一律に縮めた。G157 Stockholm系列の間では、もっとも早い開花のT1グループ(8/23系列)は春化処理された植物と識別不可能であった。Piztalに関しては、しかしながら、早い開花のT1植物は春化処理した植物よりも平均して下限に近いほど遅かった。よって、G157の過剰発現は遅い開花の生態型における春化処理の要求を実質上減少させる。
【0106】
さらに、我々は、遅い開花のG157系列がFLC発現とは独立しており、そして春化処理に応答しないことを観察した。しかしながら、遅い開花のG157植物は光周期に応答性である。8時間の光の短日条件下で実施した実験においては、我々は、野生型対照より1カ月遅くに及んで開花した、多数のG157 Columbia T1植物を得た(データは示さず)。G157発現により引き起こされた遅い開花の効果がFLC転写とは独立であったのか否かを確認するため、我々は、遅い開花のG157 Columbia植物が春化処理に応答性であったか否かを試験した。開花時期における顕著な変化は記録されなかった:連続光条件下で系列4の春化処理したT2植物は、全体で、春化処理した場合の30.1+/−1.3に比べて31.3+/−1.8を有した。対照のfca植物は、上記の処理が有効であったことを立証した:春化処理した植物は非春化処理の対照の40より多い葉に比較して、たった10.3+/−0.9の葉の後に開花した。即ち、G157により引き起こされた遅い開花の表現型は、FLC発現における変化とは独立して遅延が起こったか否かが予測されたように、春化処理により克服することができなかった。
【0107】
実施例IX.相同配列の同定
Arabidopsis以外の植物種の相同体をデータベースサーチツール、例えばBasic Local Alignment Search Tool(BLAST)(Altschul et al.(1990)J.Mol.Biol.215:403−410;およびAltschul et al.(1997)Nucl.Acid Res.25:3389−3402)を用いて同定した。tblastx配列分析プログラムはBLOSUM−62スコアリングマトリックスを用いて実施した(Henikoff,S.and Henikoff,J.G.(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:10915−10919)。
【0108】
全部のNCBIジェンバンクデータベースをArabidopsis thaliana以外の全ての植物からの配列に関してフィルターを通したが、NCBI分類ID33090(Viridiplantae;全ての植物)を付随したNCBIジェンバンクデータベース中の全てを選択し、そして3701(Arabidopsis thaliana)に付随した全体を排除することによった。これらの配列をワシントン大学TBLASTX計算式(バージョン2.0a19MP)を用いてSEQ IDs 1−56の遺伝子を表す配列と2000年9月26日に比較した。SEQ IDs 1−56の各遺伝子に関して個々の比較を確率スコア(P−値)により整列させたが、但し上記スコアは特定の整列が偶然に起こった確率を反映する。例えば、3.6e−40のスコアは3.6 x 10−40である。10種までに関しては、もっとも低いP値を有する遺伝子(および、従って、最もありそうな相同体)を図2に掲載する。
【0109】
P値に加え、パーセンテージ同一性による比較もスコアした。パーセンテージ同一性は、2つのDNAまたは蛋白質のセグメントが特定の長さにわたり同一である程度を反映する。図2に示す非Arabidopsis遺伝子と配列表の中のArabidopsis遺伝子の間のパーセント同一性の範囲は、SEQ ID No.1:54%−67%;SEQ ID Nos.3,5,7:37%−47%;SEQ ID Nos.9,11,13,15:54%−62%;SEQ ID No.17:62%−71%;SEQ ID Nos.19,21:50%−67%;SEQ ID Nos.23,25:75%−91%;SEQ ID No.27:46%−69%;SEQ ID No.29:44%−90%;SEQ ID No.31:57%−89%;SEQ ID No.33:37%−79%;SEQ ID No.35:50%−71%;SEQ ID No.37:39%−63%;SEQ ID No.39:58%−70%;SEQ ID No.41:45%−73%;SEQ ID No.43:42%−84%;SEQ ID No.45:47%−81%;SEQ ID No.47:31%−71%;SEQ ID No.49:40%−67%;SEQ ID No.51:69%−51%;SEQ ID No.53:43%−86%;そしてSEQ ID No.55:79%−89%。
【0110】
表2の中の遺伝子のArabidopsisの相同体もBLASTを使用して同定した。これらの遺伝子は、以下のArabidopsis BAC配列において見いだされ。それらのジェンバンク配列NID番号:2827698(234相同体)、3241917(G748相同体)、2618604(G994相同体)、6598548(G1335相同体)、7340331(G736相同体)、6523051(G1435相同体)、6598491(G208相同体)および3172156(G208相同体)により確認される。
【0111】
全ての文献(刊行物および特許)はアユるもくてきの為にそれらの全体を引用により本明細書に取り込む。
発明は上記態様および実施例を参照して記載されてきたが、発明の精神を逸脱することなく様々な修飾がなされ得ることは理解されるべきである。従って、発明は以下の請求の範囲のみにより限定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の典型的なポリヌクレオチドおよびポリペプチド配列の表を提供する。この表には、左から右に、それぞれの配列について、SEQ ID No、内部コード参照番号、配列がポリヌクレオチドまたはポリペプチド配列のいずれであるか、そしてポリペプチド配列についてのいずれかの保存ドメインの同定、が含まれる。
【図2】図2は、配列表中に提供する配列と相同な配列の表を提供する。この表には、左から右に、SEQ ID No、内部コード参照番号、独自のGenbank配列番号(NID)、比較が偶然に生成される蓋然性(P−値)、そして相同遺伝子が同定された種、が含まれる。[0001]
The present invention relates to US Provisional Application Serial Nos. 60 / 159,464 (filed October 12, 1999); 60 / 164,132 (filed November 8, 1999); 60 / 166,228 (11 November 1999). 60 / 197,899 (filed on April 17, 2000); and Plant Tray Modification III (filed on August 22, 2000).
[0002]
Field of the Invention
The present invention belongs to the field of plant molecular biology and relates to compositions and methods for modifying the flowering time or vernalization requirements of plants.
[0003]
Background of the Invention
In order to maximize reproductive success, plants have evolved complex mechanisms to ensure that they bloom under favorable conditions. Analysis of recent flowering mutants and ecotypes in Arabidopsis indicates that such a mechanism is based on several genetic pathways that may contain 80 or more genes. (Martinez-Zapater and Somerville, (1990) Plant Physiol. 92: 770-776; Koorneef et al. (1991) Mol. Gen. Genet. 229: 57-66; ) Arabidopsis pp 403-433 Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York). At the same time, these loci regulate flowering time by environmental variables (eg, sunshine duration, temperature, light quality, and availability), and by the stage of plant development.
[0004]
Arabidopsis blooms rapidly when grown under long-day conditions or continuous light conditions for 16 hours, but much more slowly under short-day conditions at 8 or 10 hours light. Genes controlling this response constitute the photoperiodic pathway and have been identified by mutants that cause a delay in flowering under long-day conditions but do not alter flowering under short-day conditions. Examples from this group that promote flowering in response to long days include CONSTANS (CO), GIGANTEA (GI), FT, FWA, FE, FD, and FHA. A second group of genes, including LUMINIDEPENDENS (LD), FCA, FVE, FY, and FPA, form an autonomous pathway that is active under all sunshine conditions. Variants for this second group of genes flower more slowly than wild-type controls, irrespective of sunshine conditions (Koorneef et al. (1991) Mot Gen. Genet, 229: 57-66; EM Meyerwitz and CR) Somerville Eds (1994) Arabidopsis pp 403-433 Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York).
[0005]
In addition to their differing responsiveness to sunshine conditions, mutants derived from the photoperiodic and autonomous pathways show differential responsiveness to prolonged cold (vernalization) treatments (Vence-Prue, (1975) Vernalization, In Photoperiodism in Plants pp 263-291, McGraw Hill, London). Via the vernalization reaction, for example, Arabidopsis ecotypes from higher north latitudes, such as Stockholm, are adapted to spring flowering by exposure to cold and winter conditions. This avoids flowering at the end of summer if seed maturation may be shortened by the onset of winter conditions (Reeves and Coupland, (2000) Curr. Opin. Plant Biol 3:37. -42). When these ecotypes are grown in the laboratory, they flower later, but can cool much earlier if the seeds are allowed to germinate for a cool period of 4-6 weeks. Similarly, mutants derived from the autonomous pathway show a very significant shortening of flowering time when subjected to vernalization. In contrast, mutants derived from the photoperiodic pathway show only a minor response to cold treatment (Chandler et al., (1996) Plant J. 10: 637-644; Koorneef et al., (1998). Genetics 148: 885-892). In this way, the requirement for the autonomous route condition can be overcome by the vernalization process (Reeves and  Coupland, (2000) Curr. Opin. Plant Biol 3: 37-42).
[0006]
The two Arabidopsis genes, FLOWERING LOCUS C (flowering locus C, FLC) (also known as FLOWERING LOCUS F, FLF), and FRIGIDA (FRI) together act to flower when vernalization is not performed. (Napp-Zinn, K. (1957) Indukt. Abstammungs. Verebungsl. 88: 253285; Napp-Zinn. K. (1985) CRC Handbook of Flowing, Vol. 2, Vol. 1, Vol. 2, Vol. 4, No. 1, Vol. Clarke and Dean (1994) Mol. Gen. Genet. 248: 81-89; Koorneef. Et al., (1994) Plant Jo. rnal 6:. 911-919; Lee et al, (1994) Plant Journal 6: 903-909).. Predominant functional alleles of FLC and FRI have been found together in northern European Arabidopsis ecotypes such as Pitztal and Stockholm. These ecotypes flower extremely late if not vernalized. The widely used laboratory ecotype Columbia contains functional alleles at only one of these two loci, and compared to strains such as Landsberg erecta that do not have functional alleles of either gene. Flowering somewhat late. The FRIGIDA protein sequence has not yet been published. However, the FLC gene was recently cloned and shown to encode a MADS box protein (Sheldon C. et al., 1999, Plant Cell 11: 445-458; Michaels S. and Amasino, R., 1999). , Plant Cell 11: 949-956). It was reported that predominant alleles and overexpression of FLC delayed flowering, while null flc mutants flowered earlier (Lee et al., (1994) Plant J. 6: 903-909; Michaels and Amasino, (1999) Plant Cell 11: 949-956; Sheldon et al., (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. 97: 3753-3758). Thus, FLC acts to prevent premature flowering.
[0007]
We have found transcription factors that control plant flowering time or vernalization requirements. These transcription factors may therefore be useful for manipulating the flowering properties of plants.
[0008]
Summary of the Invention
In one aspect, the invention relates to a transgenic plant comprising the recombinant polynucleotide. The recombinant polynucleotide comprises a polypeptide comprising at least 6 contiguous amino acids of a sequence selected from the group consisting of SEQ ID No: 2N (where N is 1-28) but excluding SEQ ID No: 28 The presence of a recombinant polynucleotide alters the flowering time or vernalization requirement of a transgenic plant when compared to the same property of another plant that does not contain the recombinant polynucleotide. .
[0009]
In one embodiment, the nucleotide sequence is 1) a localization domain, 2) an activation domain, 3) a repression domain, 4) an oligomerization domain, or 5) SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. ) Encodes a polypeptide comprising a conserved domain, such as a DNA binding domain. In another embodiment, the recombinant polynucleotide has a conserved domain having greater than 84% sequence identity to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. Encodes the containing polypeptide. In a further aspect, the nucleotide sequence further comprises a promoter operably linked to the nucleotide sequence. Promoters may be constitutive or inducible or tissue activated.
[0010]
In a second aspect, the present invention relates to a method for altering the flowering time or vernalization requirement of a plant. The method comprises: (a) a set comprising a nucleotide sequence encoding a polypeptide comprising at least 6 contiguous amino acids of a sequence selected from the group consisting of SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. Transforming the plant with the altered polynucleotide; (b) selecting the transformed plant; and (c) identifying the transformed plant for the desired property.
[0011]
In one embodiment, the nucleotide sequence is 1) a localization domain, 2) an activation domain, 3) a repression domain, 4) an oligomerization domain, or 5) SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. ) But encodes a polypeptide that contains a conserved domain such as a DNA binding domain except for SEQ ID No: 28. In another embodiment, the recombinant polynucleotide has a conserved domain having greater than 84% sequence identity to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. Encodes a polypeptide comprising In a further aspect, the nucleotide sequence further comprises a promoter operably linked to the nucleotide sequence. Promoters may be constitutive or inducible or tissue activated.
[0012]
In a third aspect, the invention relates to another method for altering plant characteristics associated with flowering time or vernalization requirements of the plant. The method comprises the steps of (a) combining at least 18 contiguous nucleotides of a sequence selected from the group consisting of SEQ ID No: 2N-1 (where N is 1-28) but excluding SEQ ID No: 27 Transforming the plant with a recombinant polynucleotide comprising the nucleotide sequence comprising; and (b) selecting the transformed plant.
[0013]
In yet another aspect, the present invention is yet another method of altering the flowering time or vernalization requirement of a plant. The method comprises: (a) preparing a database sequence; (b) comparing the database sequence to a polypeptide selected from SEQ ID No: 2N, where N is 1-28; (c) Selecting a database sequence that matches the selected sequence classification; and (d) transforming said database sequence into a plant. Alternatively, the database sequence may be compared to a polynucleotide selected from SEQ ID No: 2N-1, where N is 1-28.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Definition
A "recombinant polynucleotide" is a nucleotide sequence that comprises the genetic coding sequence or a fragment thereof (comprising at least 18 contiguous nucleotides, preferably at least 30 contiguous nucleotides, and more preferably at least 50 contiguous nucleotides). . In addition, the polynucleotides may include promoters, introns, enhancer regions, polyadenylation sites, translation initiation sites, 5 'or 3' untranslated regions, reporter genes, selectable markers, and the like. A polynucleotide may comprise single-stranded or double-stranded DNA or RNA. A polynucleotide may include a modified base or a modified backbone. A polynucleotide may include a genomic sequence, a transcript sequence (eg, mRNA) or a processed nucleotide sequence (eg, cDNA). A polynucleotide may include a sequence in either the sense or antisense orientation.
[0015]
A "recombinant polynucleotide" is a polynucleotide that does not exist in nature, for example, a polynucleotide sequence that includes a nucleotide sequence not found in nature, or a polynucleotide sequence to which the polynucleotide is typically contiguous. It is separated or typically flanked by non-contiguous nucleotide sequences.
[0016]
A “recombinant polypeptide” is a polypeptide derived from the translation of a recombinant polynucleotide or is increased intracellularly, eg, by more than 5%, in a wild-type cell than a polypeptide that is in a native state. Or more than 10%, or more than 20%, and not as a result of the natural response of the wild-type plant, or Is separated from the constituent materials.
[0017]
“Transgenic plants” are genetic materials that are not normally found in wild-type plants of the same species, or in naturally occurring varieties, or cultivars, and have been introduced into plants by human manipulation. It is a plant containing. A transgenic plant is a plant that may contain an expression vector or cassette. The expression cassette contains the gene coding sequence and allows for expression of the gene coding sequence. The expression cassette can be introduced by transformation or by crossing after transformation of the parent plant.
[0018]
Transgenic plants include not only whole plants, but also, for example, plant parts such as seeds, fruits, leaves, or roots, plant tissues, plant cells, protoplasts, or any other plant material, and their progeny. That means.
[0019]
The phrase "altered expression" with respect to the expression of a polynucleotide or polypeptide refers to an expression pattern in a transgenic plant that is different from that in a wild-type plant; or, for example, the sequence is expressed in a wild-type plant Being expressed in a cell type different from the cell type, or being expressed at a time different from the time when the sequence is expressed in a wild type plant, or being responsive to different inducible substances such as hormones and environmental signals, Or a different expression level (either higher or lower) compared to the expression level found in wild-type plants, and so on. The term also refers to reducing the level of expression to below the level of detection, or eliminating expression altogether. The resulting expression pattern may be transient or stable, constitutive or inducible.
[0020]
A “transcription factor” (TF) directs the expression of one or more genes, either directly by joining one or more nucleotide sequences that join the gene coding sequence, or one or more genes that join the gene coding sequence. A polynucleotide or polypeptide that directly regulates a further nucleotide sequence or is indirectly regulated by affecting the level or activity of another polypeptide that actually binds indirectly. TF in this definition includes any polypeptide that can activate or repress the transcription of a single gene or multiple genes. This group of polypeptides includes, but is not limited to, DNA binding proteins, protein kinases, protein phosphatases, GTP-binding proteins and receptors.
[0021]
A transcription factor sequence may include the entire coding sequence or a fragment or domain of the coding sequence. A “fragment or domain” when referring to a polypeptide, refers to at least one biological function of the intact polypeptide, in substantially the same way or to a similar extent as the intact polypeptide performs its function. It may be a part of the polypeptide that exerts its effect. Fragments may include, for example, a DNA binding domain that binds to a specific DNA promoter region, an activation domain, or a domain for protein-protein interaction. Fragments may vary in size from as little as 6 amino acids to the length of the intact polypeptide, but are preferably at least 30 amino acids in length, and more preferably at least 60 amino acids in length. When referring to nucleotide sequences, a "fragment" refers to any sequence of at least 18 contiguous nucleotides, preferably at least 30 nucleotides, more preferably at least 50 nucleotides, of any of the sequences provided herein. I mean that.
[0022]
Exemplary polynucleotides and polypeptides include the following sequences provided in the Sequence Listing: SEQ ID No: 1: G157 (cDNA); SEQ ID No: 2: G157 (protein); SEQ ID No : 3: G859 (cDNA); SEQ ID No: 4: G859 (protein); SEQ ID No: 5: G859.1 (cDNA); SEQ ID No: 6: G859.1 (protein); SEQ ID No: 7 : G859.2 (cDNA); SEQ ID No: 8: G859.2 (protein); SEQ ID No: 9: G1842 (cDNA); SEQ ID No: 10: G1842 (protein); SEQ ID No: 11: G1842 .2 (cDNA); SEQ ID No: 12: G1842.2 (protein) SEQ ID No: 13: G1842.6 (cDNA); SEQ ID No: 14: G1842.6 (protein); SEQ ID No: 15: G1842.7 (cDNA); SEQ ID No: 16: G1842.7 (protein) SEQ ID No: 17: G1843 (cDNA); SEQ ID No: 18: G1843 (protein); SEQ ID No: 19: G1844 (cDNA); SEQ ID No: 20: G1844 (protein); SEQ ID No: 21: G1844.2 (cDNA); SEQ ID No: 22: G1844.2 (protein); SEQ ID No: 23: G861 (cDNA); SEQ ID No: 24: G861 (protein); SEQ ID No: 25: G861.1 (cDNA); SEQ D No: 26: G861.1 (protein); SEQ ID No: 27: G1759 (cDNA); SEQ ID No: 28: G1759 (protein); SEQ ID No: 29: G192 (cDNA); SEQ ID No: 30 SEQ ID No: 31: G234 (cDNA); SEQ ID No: 32: G234 (protein); SEQ ID No: 33: G361 (cDNA); SEQ ID No: 34: G361 (protein); SEQ ID No: 35: G486 (cDNA); SEQ ID No: 36: G486 (protein); SEQ ID No: 37: G748 (cDNA); SEQ ID No: 38: G748 (protein); SEQ ID No: 39: G994 (cDNA); SEQ D No: 40: G994 (protein); SEQ ID No: 41: G1335 (cDNA); SEQ ID No: 42: G1335 (protein); SEQ ID No: 43: G562 (cDNA); SEQ ID No: 44: G562 (Protein); SEQ ID No: 45: G736 (cDNA); SEQ ID No: 46: G736 (protein); SEQ ID No: 47: G1073 (cDNA); SEQ ID No: 48: G1073 (protein); No: 49: G1435 (cDNA); SEQ ID No: 50: G1435 (protein); SEQ ID No: 51: G180 (cDNA); SEQ ID No: 52: G180 (protein); SEQ ID No: 53: G592 ( cDNA); SE ID No: 54: G592 (protein); SEQ ID No: 55: G208 (cDNA); and SEQ ID No: 56: G208 (protein).
[0023]
A "conserved domain" refers to a polynucleotide or polypeptide fragment that is more conserved at the sequence level than other fragments when comparing the polynucleotide or polypeptide to homologous genes or proteins from other plants. The conserved domains are: 1) a localization domain, 2) an activation domain, 3) a repression domain, 4) a dimeriZation or an oligomeriZation domain, 5) It may be a DNA binding domain or a combination thereof. For MADS proteins, the conserved domain is typically a DNA binding domain.
[0024]
A nucleotide sequence is "operably linked" when it is placed into a functional relationship with another nucleotide sequence. For example, a promoter or enhancer is operably linked to a sequence encoding a gene when the presence of the promoter or enhancer increases the expression level of the sequence encoding the gene.
[0025]
"Trait" refers to the physiological, morphological, biochemical, or physical properties of a plant or particular plant material or cell. This property is visible to the human, such as the size of a seed or plant, or by biochemical techniques, such as the protein, starch, or oil content of the seed or leaf, or by Northern, RTPCR, microarray It may be measured by observing the gene expression level using a gene expression assay or a reporter gene expression system, or may be measured by agricultural observation such as stress tolerance, yield or disease resistance.
[0026]
"Trait modification" refers to a detectable difference in the property of a polynucleotide or polypeptide of the invention in a transformed plant in which the expression has been modified, as compared to a non-plant (such as a wild-type plant). Say. The trait alteration is at least a 5% increase or decrease in the observed trait (difference), at least a 10% difference, at least a 20% difference, at least 30%, at least 50%, at least 70%, at least 100%, or even more. It may result in a big difference. It is known that altered traits may have natural variability. Thus, the observed trait modification involves a change in the normal distribution of the trait in the transformed plant compared to the distribution observed in the wild-type plant.
[0027]
Specific trait modifications are trait modifications of seeds (embryos), fruits, roots, flowers, leaves, stems, stems, saplings, etc., including: frozen, cold, heat, drought, water saturated, Increased resistance to environmental conditions, including radiation, ozone; increased resistance to diseases caused by microorganisms, fungi, and viruses; resistance to nematodes, reduced herbicide susceptibility, increased resistance to heavy metals (or increased Heavy metal uptake capacity), enhanced growth under poor light conditions (eg, weak light / or short daytime), or altered expression levels of certain genes. Other phenotypes that may be modified include taxol, tocopherol, tocotrienol, sterol, phytosterol, vitamins, wax monomers, antioxidants, amino acids, lignin, cellulose, tannins, prenyl lipids (such as chlorophyll and carotenoids), Production of plant metabolites, such as variability in the production of glucosinolates and terpenoids, enhanced or altered protein and lipid production (particularly in seeds), or modified sugars (insoluble or soluble) and / or Or the composition of the starch. Physical plant properties that may be modified include cell development (eg, number of protruding structures), fruit and seed size and number, yield of plant parts such as stems, leaves and roots, storage Seed stability, seed pod properties (eg, fragility), root hair length and quantity, internode distance, or seed shell quality. The growth characteristics of plants that may be modified include growth rate, seed germination rate, plant and young plant momentum, leaf and flower senescence, male inability, apomixis, flowering time, flower organ detachment, nitrogen uptake rate. , Biomass or transpiration characteristics, as well as properties of the plant structure such as apical dominance, branching pattern, number of organs, organ identity, organ shape and abundance.
[0028]
Of particular interest are altered vernalization requirements, such as changes in flowering time in response to daytime, temperature, light quality, nutrient availability, and plant development stages. And traits related to the characteristics of flowering time.
[0029]
1. Array
We have found certain plant transcription factors (TFs) that can be used to alter the flowering time of plants. That is, the use of the TFs of the present invention makes it possible to reduce, increase or induce the flowering time of a plant under specific conditions. In addition, this transcription factor can be used to modify the vernalization requirements of plants.
[0030]
These plant transcription factors will belong to one of the following transcription factor families:
AP2 (APETALA2) domain transcription factor family (Richmann and Meyowitz (1998) Biol. Chem. 379: 633-646); the MYB transcription factor family (Martin and Paz-Ares, (1997) Trends 13-67. The MADS domain transcription factor family (Riechmann and Meyerowitz (1997) Biol. Chem. 378: 1079-1101); the WRKY protein family (Ishiro and Nakamura, 1994; Ganemura, G. 1974; ankyrin-repeat protein family Zhang et al. (1992) Plant Ce 114: 1575-1588); the zinc finger protein (Z) family (Klug and Schwabe (1995) FASEB J. 9: 597-604 (the mobile phone); (1994) Guidebook to the Homebox Genes, Oxford University Press; the CART-element binding proteins (Forsurge and Guarente (1989) 11b. (Klein et al. (1996) Mol. Gen. Genet. 1996 250: 7-16); the NAM protein family (Souer et al. (1996) Cell 85: 159-170); the IAA / AUX proteins al. (1998) Science 279: 13711373); the HLH / MYC protein family (Littlewood et al. (1994) Prot. Profile 1: 639-709); the DNAbinding protein (DByl. (1994) EMBO J .; 13: 2994-3002); the bZIP family of transcription factors (Foster et al. (1994) FASEB J. 8: 192-200); the Box P-Binding (the Belfa sylvan FteBay). al. (1993) Plant J. 4: 125-135); the high mobility group (HMG) family (Bustin and Reeves (1996) Prog. Nucl. Acids Res. Mol. Biol. (SCR) family (Di Laurenzio et al. (1996) Cell 86: 423). -433); the GF14 family (Wu et al. (1997) Plant Physiol. 114: 1421-1431); the polycomb (PCOMB) family (Kennison (1995) Annu. Rev. Genet. 29: 29-29: 29-29). teosint branched (TEO) family (Luo et al. (1996) Nature 383: 794-799; the AB13 family (Giraudat et al. (1992) Plant Cell 4: 1251-1261); et al. (1990) Science 250: 1397-1399); family (Chao et al. (1997) Cell 89: 1133-44); the AT-HOOK family (Reeves and Nissen (1990) Journal of Biochemical Chemistry 265: 8573-Zeo. 1995) Nucleic Acids Res. 23: 11651169); the bZIPT2 family (Lu and Ferl (1995) Plant Physiol. 109: 723); the YABBBY family (Bowman et al. (1999) Development 126: 2387-96); the PAZ family (Bohmert et al. (1998) EMBO J.e.am.e.om. (MISC) transscription factors including the DPBF family (Kim et al. (1997) Plant J. 11: 1237-1251) and the SPF1 family: Ishiguro and Namikawa. golden (GLD) family (Hall et . L (1998) Plant Cell 10: 925-936), and the TUBBY family (Boggin et al, (1999) Science 286: 2119-2125)
In particular, the TFs that we have found related to flowering time and vernalization are members of the MADS transcription family, MYB family, WRKY family, HLH / MYC family, GLD family, AT-HOOK family, CAAT family, bZIP family, and zinc. Includes members of the cooperative protein family (Z-Dof, D-CLDSH, and Z-CH2H2). In fact, we have identified the first members of the WRKY, CAAT, bZIP, AT-HOOK, and HLH / MYC families associated with alterations in plant flowering time: G192 and G190 (WRKY), G486 (CAAT), G562 (bZIP), G1073 (AT-HOOK) and G592 (HLH / MYC).
[0031]
These polynucleotides and polypeptides are listed in the Sequence Listing and tabulated in FIG. FIG. 1 shows the nucleotide sequence number, the corresponding GID number, whether the sequence is a polynucleotide or polypeptide sequence, and the conserved domains. We have also identified domains or fragments derived from each nucleotide sequence in the nucleotide sequence listing. Fragments can be from any location in the sequence, can be of any length up to the length of the sequence, are as short as 6 residues for proteins and as short as 18 bases for DNA. May be. Examples of fragments of a DNA sequence are as follows: 1-50, 51-100, 101-200, 201-218, 218-300, 301-450, and 450-600; It is as follows: 1-50, 51-100, 101-200, 201-206, 206-250, 251-300. For DNA sequences, numbers were determined from the 5 'or 3' end of the DNA. With respect to the protein sequence, the location of the fragment is determined from the N-terminus or C-terminus of the protein and includes the contiguous amino acid sequence, e.g. Includes 20, 40, 60 or 100 amino acids.
[0032]
The identified polypeptide fragments are ligated to fragments or sequences derived from other transcription factors and are referred to as Short, PCT Publication No. WO 98227230, "Methods and Compositions for Polypeptide Engineering", or Patten et al., PCT Publications WO9923236, "Moftho DNA". More novel sequences are generated using the method described in Minshul and Stemmer, US Pat. No. 5,837,458. Alternatively, the identified fragment may be linked to a transcription activation domain. The transcription activation domain helps initiate transcription from the DNA binding site. A common property of some activation domains is that they form an amphipathic alpha helix with an excess of positive or negative charge (Giniger and Ptashne (1987) Nature 330: 670-672,). Gill and Ptashne (1987) Cell 51: 121-126, Estruch et al (1994) Nucl. Acids Res. 22: 3983-3989). For example, the transcriptional activation region of VP16 or GAL4 (Moore et al. (1998) @HYPERLINK http: // Proc. Natl. Acad. Sci. USA)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 376-381; and Aoyama et al. (1995) Plant Cell 7: 1773-1785), peptides derived from bacterial sequences (Ma and Ptashne (1987) Cell 51; 113-119), and synthetic peptides (Giniger and Ptashne, supra).
[0033]
The isolated polynucleotides and polypeptides may be used to modify plant development, physiology, or biochemistry such that the modified plant has more favorable traits than a wild-type plant. The identified polynucleotide fragment is also useful as a nucleic acid probe or primer. Nucleic acid probes are useful in hybridization protocols, including those for microarray experiments. The primer anneals to the complementary target DNA strand by nucleic acid hybridization, forms a hybrid between the primer and the target DNA strand, and is extended along the target DNA by the DNA polymerase enzyme. Primer pairs can be used, for example, to amplify nucleic acid sequences by the polymerase chain reaction (PCR) or other nucleic acid amplification methods. See Sambrook et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual, Ed. 2, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York (1989) and Ausubel et al. (Eds) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons (1998).
[0034]
2. Identification of homologous sequences (Homologs)
Arabidopsis thalianaAlternatively, a sequence homologous to those listed in the nucleotide sequence list derived from other plants may be used to modify plant characteristics. The homologous sequence may be derived from any plant including monocotyledonous plants and dicotyledonous plants, and includes, but is not limited to, particularly agriculturally important plant species such as the following, soybean, wheat, corn, Grains such as potatoes, rice, rapeseed (including canola), sunflower, alfalfa, sugarcane and turf; banana, blackberry, blueberry, strawberry, and raspberry, cantaloupe, carrot, cauliflower, coffee, cucumber, eggplant, grape, Honeyju, lettuce, mango, melon, onion, papaya, beans, pepper, pineapple, spinach, pumpkin, sweet corn, tobacco, tomato, watermelon, rose fruits (apple, peach, none, cherry, plum, etc.), And Brassica vegetables (broccoli, cabbage, cauliflower) Brussels sprouts, kohlrabi, etc.) fruits and vegetables, such as. Other cereals, fruits and vegetables that can change phenotype include barley, currants, avocados, oranges, lemons, grapefruits, citrus fruits such as tangerine, arch chalks, cherries, walnuts and peanuts. Includes nuts, endives, leek, arrow roots, beets, cassava, turnips, radishes, yams, root vegetables such as sweet potatoes, and legumes. Homologous sequences may be derived from tree species such as pine, poplar, eucalyptus.
[0035]
Substitutions, deletions and insertions introduced into the sequences shown in the sequence listing are also included within the scope of the present invention. Such sequence modifications can be engineered by site-directed mutagenesis (Wu (ed.) Meth. Enzymol. (1993) vol. 217, Academic Press). Amino acid substitutions are typically single residue substitutions; insertions are generally on the order of about 1 to 10 amino acid residues; and deletions range from about 1 to 30 residues. In a preferred embodiment, the deletions or insertions are made in adjacent sets, for example a deletion of two residues or insertion of two residues. Substitutions, deletions, insertions, or any combination thereof, can occur in combination in the sequence. Mutations made in the polynucleotide encoding the transcription factor must not place the sequence out of reading frame and should not create a complementary region that becomes a secondary mRNA structure.
[0036]
Substitution is the removal of at least one residue in the amino acid sequence and the insertion of a different residue in its place. Such substitutions are conservative, having little effect on the function of the gene, for example, by replacing alanine for serine, arginine for lysine, glutamate for aspartate, and the like. Things. Substitutions that would not be conservative and would result in a large change in the properties of the protein include: (B) substitution of cysteine or proline for another residue; (c) an electronegative residue of a residue having an electropositive side chain (eg, lysyl, arginyl, or histidyl) (eg, glutamyl, Or (d) substitution of a residue having a large side chain (eg, phenylalanine) with a residue having no side chain (glycine).
[0037]
Furthermore, the term “homologous sequence” includes polypeptide sequences that have been modified by chemical or enzymatic means. A homologous sequence may be a sequence modified by lipids, sugars, peptides, organic or inorganic compounds, or a sequence modified by the use of modified amino acids. Protein modification techniques are described in Ausubel et al. (Eds) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons (1998).
[0038]
Homologous sequences also use sequence analysis programs available from database searches, sequence alignments and comparisons (eg, from Wisconsin Package Version 10.0 (GCG, Medicine, WI) such as BLAST, FASTA, PILEUP, FINDPATTERNS, etc.). Two sequences having a percentage that is considered to be substantially sequence identity after alignment as determined by the above. Searches can be made in public sequence databases such as GenBank, EMBL, Swiss-Prot and PIR, or in private sequence databases such as PhytoSeq (Incyte Pharmaceuticals, Palo Alto, CA). Sequence alignments for comparison are described in the local homology algorithm of Smith and Waterman (1981) Adv. App /. Math. 2: 482, by the homology algorithm of Needleman and Wunsch (1970) Mol. Biol. 48: 443, by the similarity search method of Pearson and Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 85: 2444, which can be performed by computer implementation of those algorithms. Following alignment, sequence comparisons between two or more polynucleotides or polypeptides typically involve comparing the entire comparison region with the sequence of the two sequences by identifying and comparing local regions of sequence similarity. It is done by doing. The comparison region may be a segment of at least about 20 contiguous locations, typically about 50 to about 200, and more usually about 100 to 150 contiguous locations. The method is described in Ausubel et al. (Eds) (1999) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons.
[0039]
Transcription factors that are homologs of the described sequences typically share at least 40% amino acid sequence identity. More closely related TFs have at least 50%, 60%, 65%, 70%, 75% or 80% sequence identity with the described sequences. The factors most closely related to the disclosed sequences have at least 85%, 90% or 95% sequence identity. At the nucleotide level, sequences typically have at least 40% nucleotide sequence identity, preferably at least 50%, 60%, 70% or 80% sequence identity, and more preferably 85% , 90%, 95% or 97% sequence identity. The degeneracy of the genetic code allows for the preservation of major diversity in the nucleotide sequence of a polynucleotide while maintaining the amino acid sequence of the encoded protein.
[0040]
One way to determine whether two nucleic acid molecules are closely related is whether the two molecules hybridize to each other under stringent conditions. In general, the stringent conditions are selected to be about 5 ° C. to 20 ° C. lower than the thermal melting temperature (Tm) of the specific sequence under a predetermined ionic strength and pH. Tm is the temperature (under defined ionic strength and pH) at which 50% of the target sequence hybridizes to a perfectly matched probe. Nucleic acid hybridization conditions and stringency calculations are described in Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning. A Laboratory Manual, Ed. 2, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, and Tijssen (1993) Laboratory Techniques in Biochemistry, Molecular Biologics, Hybrid Biologics-Hybridology-Hybridication-Hybridology Nucleic acid molecules that hybridize under stringent conditions typically include a probe based on the full-length cDNA or a selected portion of the cDNA, with 0.2 × SSC to 2.0 × SSC, 0.1% SDS, 50%. Hybridize under washing conditions at -65 ° C, for example, washing conditions of 0.2 x SSC, 0.1% SDS, 65 ° C. For detection of lower related homologs, washing can also be performed at 50 ° C.
[0041]
For normal hybridization, a hybridization probe is attached to a detection label, such as a radioactive label, and the probe is preferably at least 20 nucleotides in length. As is well known to those skilled in the art, increasing the length of a hybridization probe increases specificity. Labeled probes derived from Arabidopsis nucleotide sequences can hybridize to plant cDNA or genomic libraries and hybridization signals detected by means known to those of skill in the art. The hybridized colonies or plaques are purified (depending on the type of library used), and the cloned sequence containing the colonies or plaques is isolated and characterized. Homologs can be analyzed using denaturing primers by PCR-based techniques (such as inverse PCR or RACE). Ausubel et al. (Eds) (1998) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons.
[0042]
Furthermore, TF homologs can also be obtained by immunoscreening an expression library. Given the described TF nucleic acid sequence, the polypeptide can be expressed and purified by a heterologous expression system (eg, E. coli), and produce an antibody (monoclonal or polyclonal) specific for the TF. Can also be used for Antibodies can also be raised against synthetic peptides derived from the TF amino acid sequence. Methods for producing antibodies are well known to those of skill in the art and are described in Harlow and Lane (1988) Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, New York. Such antibodies can be used to screen an expression library made from the plant from which the TF homolog is to be cloned, using the methods described above. The selected cDNA can be confirmed by sequence analysis and biological activity.
[0043]
3. Improved transcription factor expression
Any identified sequences are inserted into cassettes or vectors for expression in plants. Several expression vectors suitable for the appropriate transformation of plant cells or for the establishment of transformed plants are described in Weissbach and Weissbach, (1989) Methods for Plant Molecular Biology, Academic Press, and Gelvinet. , (1990), including those described in Plant Molecular Biology Manual, Kluer Academic Publishers. Characteristic examples include those obtained from the Ti plasmid of Agrobacterium tumefaciens, as well as those described in Herrera-Estellla, L. et al. , Et al. , (1983) Nature 303: 209, Bevan, M .; , Nucl. Acids Res. (1984) 12: 8711-8721, Klee, H .; J. , (1985) Biotechnology 3: 637-642, including those for dicotyledonous plants. Ti-derived plasmids can be transformed into both monocots and dicots using Agrobacterium-mediated transformation (Ishida et al (1996) Nat. Biotechnol. 14: 745-50; Barton et al. (1983) Cell 32: 1033-1043).
[0044]
Alternatively, non-Ti vectors can be used to transfer DNA into plants and cells using free DNA transfer techniques. Such methods include, for example, the use of liposomes, electroporation, microprojectile bombardment, silicon carbide whiskers, and viruses. Using those techniques, transgenic plants such as wheat, rice (Christou, P., (1991) Biotechnology 9: 957-962), and corn (Gordon-Kamm, W., (1990) Plant Cell 2: 603-618). Direct DNA Transfer Technology Using Particle Guns (Weeks, T. et al., (1993) Plant Physiol. 102: 1077-1084; Vasil, V., (1993) BiolTechnology 10: 667-674; Wan, Y. and In Lemeaux, P., (1994) Plant Physiol. 104: 37-48, and Agrobacterium-mediated DNA transformation (Ishida et al., (1996) Nature Biotech. 14: 745-750), the immature embryo is a monocotyledon. A good target.
[0045]
Typically, a plant transformation vector contains one or more cloned plant coding sequences (genomic or cDNA) under transcriptional control of 5 'and 3' regulatory sequences and a dominant selectable marker. Such plant transformation vectors typically contain a promoter (eg, whether expression is inducible or constitutive, environmentally or developmentally dominant, or cell or tissue specific). Control sites that control DNA), transcription initiation sites, RNA process signals (such as intron splice sites), transcription termination sites, and / or polyadenylation signals.
[0046]
Examples of constitutive plant promoters that can be used to express TF sequences include the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter that provides constitutive and high level expression in most plant tissues (eg, Odel et al., (1985)). Nature 313: 810); nopaline synthetic promoter (An et al., (1988) Plant Physiol. 88: 547); and octopine synthetic promoter (Fromm et al., (1989) Plant Cell 1: 977).
[0047]
A variety of plant gene promoters that respond to environmental, hormonal, chemical, and developmental signals and regulate gene expression in a tissue-active manner can be used for expression of TF in plants, including: and so on. US Pat. No. Seed-specific promoters such as the napin, phaseolin or DC3 promoters described in US Pat. No. 5,773,697. Root-specific promoters as described in US Pat. Nos. 5,618,988, 5,837,848 and 5,905,186; drul promoter (US Pat. No. 5,783,393), or 2A11 promoter (US No. 4,943,674) and a tomato polygalacturonase promoter (Bird et al. (1988) Plant Mol. Biol. 11: 651), a fruit-specific promoter active during the fruit ripening period, US Patent Nos. Pollens such as PTA29, PTA26 and PTA13 (US Pat. No. 5,792,929), root-specific promoters as described in US 5,618,988, 5,837,848 and 5,905,186. Activated promoter, promoter active in vascular tissue (Ringli and Keller (1998) Plant Mol. Biol. 37: 977-988), flower-specific (Kaiser et al, (1995) Plant Mol. Biol. 28: 231-). 243), pollen (Baerson et al. (1994) Plant MoI. Biol. 26: 1947-1959), carpel (Ohl et al. (1990) Plant Cell 2: 837-848), pollen and early developmental seeds ( Bae ... Son et al (1993) Plant Mol Biol 22: 255-267), van der Kop et al (1999) Plant Mol. Siol. 39: 979-990 or Baumann et al. (1999) Plant Cell 11: 323-334), which reacts with an auxin-inducible promoter, a cytokinin-inducible promoter (Guevara-Garcia (1998) Plant Mol. Biol. 38: 743-753), and gibberellin. Promoters (Shi et al. (1998) Plant Mol. Biol. 38: 1053-1060, Willmot et al. (1998) 38: 817-825), and the like. Examples of additional promoters include heat (Ainley, et al. (1993) Plant Mol. Biol. 22: 13-23), light (eg, pea rbcS-3A promoter, Kuhlemeier et al., (1989) Plant Cell 1). : 471, and the maize rbcS promoter, Schaffner and Sheen, (1991) Plant Cell 3: 997); trauma (eg, wunl, Siebertz et al., (1989) Plant Cell 1: 961); Promoters whose expression is induced in response to chemicals such as salicylic acid (Gatz et al., (1997) Plant Mol. Biol. 48: 89-108). There is over. In addition, the timing of expression can be controlled by using a promoter that acts late in seed development (Odel et al. (1994) Plant Physiol. 106: 447-458).
[0048]
Plant expression vectors can include RNA processing signals located upstream or downstream of the coding sequence. Furthermore, the expression vector may be a 3 'terminator that increases the stability of the mRNA, such as the 3' untranslated region of a plant gene, such as the PI-II terminator region of potato, or the octopine or nopaline synthase 3 'terminator region. From the region, additional control sequences can be included.
[0049]
Finally, as noted above, plant expression vectors may contain a dominant selectable marker gene that allows for rapid selection of transformants. Such genes include genes encoding antibiotic resistance genes (eg, hygromycin, kanamycin, bleomycin, G418, streptomycin or spectinomycin) and herbicide resistance genes (eg, phosphinothricin acetyltransferase). Including.
[0050]
Reduction of TF expression in transgenic plants to modify plant traits can be obtained by introducing into plants a TF cDNA-based antisense construct. For antisense suppression, the TF cDNA is placed in the opposite direction to the promoter sequence of the expression vector. The sequence introduced need not be the full length TF cDNA or gene, nor need it be the same as the TF cDNA or the gene found in the type of plant to be transformed. However, if the introduced sequence is shorter, effective antisense suppression will usually require higher homology to the native TF sequence. Preferably, the length of the introduced antisense sequence in the vector is at least 30 nucleotides, and improved antisense suppression will typically be observed as the length of the antisense sequence increases. The length of the antisense sequence in the vector is preferably at least 100 nucleotides. As noted above, transcription of the antisense construct results in the production of an RNA molecule, which is reversely complementary to an mRNA molecule transcribed from the endogenous TF gene in plant cells. Suppression of endogenous TF gene expression can also be achieved by using ribozymes. Ribozymes are synthetic RNA molecules with highly specific endoribonuclease activity. The production and use of ribozymes is disclosed in U.S. Patent No. 4,987,071 to Cech and U.S. Patent No. 5,543,508 to Haselhoff. Induction of a ribozyme sequence in the antisense RNA can be used to confer RNA degradation activity on the antisense RNA. Thereby, endogenous mRNA molecules that bind to the antisense RNA are degraded, and the inhibition of endogenous gene expression by antisense is increased.
[0051]
Using a vector that overexpresses the RNA encoded by the TF cDNA (or a variant thereof), co-suppression of the endogenous TF gene can also be achieved by the method described in US Patent No. 5,231,020 to Jorgensen. Such co-suppression (also referred to as sense suppression) does not require that the complete TF cDNA be introduced into the plant cells, nor does it require that the introduced sequence be exactly the same as the endogenous TF gene. However, as in the case of antisense suppression, suppression efficiency will increase as (1) the introduced sequence is longer and (2) the sequence homology between the introduced sequence and the endogenous TF gene increases.
[0052]
It is also possible to suppress the expression of endogenous TF activity by using a vector that expresses a non-translatable form of TF mRNA and transform the trait. Methods for producing such constructs are described in Dougherty et al., US Pat. No. 5,583,021. Preferably, such constructs are made by introducing an early stop codon into the TF gene. Alternatively, plant traits can be modified by silencing the gene using double-stranded RNA (Sharp (1999) Genes and Development 13: 139-141). This approach allows the vector to be prepared, the cDNA or gene placed in an overlapping fashion, and the generation of a double-stranded RNA molecule with a hairpin structure upon expression. This method has been used to modify the genetic activity of plants (Chuang and Meyerowitz (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. 97: 4985-9490).
[0053]
Another way to abolish gene expression is by insertional mutagenesis using Agrobacterium tumefaciens T-DNA. After the generation of the insertion mutant, the mutant can be screened to identify a mutant containing an insertion in the TF gene. Mutants that contain a single mutation event in the desired gene can also be crossed for mutation to produce homozygous plants (Koncz et al. (1992) Methods in Arabidopsis Research. World Scientific).
[0054]
Plant traits can also be modified using the cre-lox system (eg, as described in US Pat. No. 5,658,772). The plant genome can be modified to include first and second lox sites. These sites are then contacted with Cre recombinase. If these lox sites are in the same orientation, the intervening DNA sequence between the two sites will be excised. If these lox sites are inverted, the intervening sequence will be inverted.
[0055]
The polynucleotides and polypeptides of the present invention can also be expressed in plants in the absence of an expression cassette by manipulating the activity or expression level of the endogenous gene by other means. For example, by ectopically expressing a gene with a T-DNA activation tag (Ichikawa et al., (1997) Nature 390 698-701, Kakimoto et al., (1996) Science 274: 982-985). This method requires that the plant be transformed with a genetic tag containing multiple transcription enhancers, and when the tag is inserted into the genome, expression of the flanking gene coding sequence is deregulated. In another example, the transcription machinery of a plant can be modified to increase the level of transcription of a polynucleotide of the invention (the DNA binding specificity of a zinc finger protein by changing certain amino acids in the DNA binding motif). See PCT publications WO09606166 and WO9853057, which describe modifications of).
[0056]
The transgenic plant can also include the necessary mechanisms to express or alter the activity of the polypeptide encoded by the endogenous gene, for example, by altering the phosphorylation state of the polypeptide to maintain it in an activated state. .
[0057]
4. Transgenic plants with altered TF expression
Once an expression cassette comprising a polynucleotide encoding the TF gene of the present invention has been constructed, the polynucleotide can be introduced into plants using standard techniques to modify plant traits. The plant can be any higher plant, including gymnosperms, monocots and dicots. Suitable pros and calls are Leguminosae (alfalfa, soybean, clover, etc.), Umbelliferae (carrots, celery, parsnip), Cruciferae (cabbage, radish, rapeseed, broccoli, etc.), Curcurbitaceae (melon, corn and cucumber, melon and cucumber) Useful for rice, barley, millet, etc.), Solanaceae (potatoes, tomatoes, tobacco, pepper, etc.), and various other crops. Ammirato et al. (1984) Handbook of Plant Cell Culture-Crop Species. Macmillan Publ. Co. Shimamoto et al. (1989) Nature 338: 274-276; Fromm et al. (1990) Bio / Technology 8: 833-839; and Vasil et al. (1990) Bio / Technology 8: 429-434.
[0058]
Transformation and regeneration of monocotyledonous and dicotyledonous cells are now routine, and the choice of optimal transformation technique will be determined by the practitioner. The choice of method will depend on the type of plant to be transformed, and those skilled in the art will recognize the suitability of a particular method for a given plant type. Preferred methods include: electroporation of plant protoplasts; liposome-mediated transformation; polyethylene glycol (PEG) -mediated transformation; transformation with viruses; microinjection of plant cells; micro-projectile bombardment of plant cells; And Agrobacterium tumeficiens-mediated transformation. Transformation refers to the introduction of a nucleotide sequence into a plant in such a way as to cause stable or transient expression of the sequence.
[0059]
Successful plant modifications characterized by transformation with cloned sequences, which serve to illustrate the current knowledge of the art and are incorporated herein, include US Pat. No. 5,571,706. No. 5,677,175; 5,510,471; 5,750,386; 5,597,945; 5,589,615; 5,750,871; No. 5,268,526; 5,780,708; 5,538,880; 5,773,269; 5,736,369 and 5,610,042. .
[0060]
After transformation, plants are preferably selected using a dominant selectable marker introduced into the transformation vector. Typically, such a marker will confer antibiotic or herbicide resistance on the transformed plant. Selection of the transformants is then achieved by exposing the plants to appropriate concentrations of antibiotics or herbicides.
[0061]
After transformed plants have been selected and matured, those plants exhibiting the altered trait are identified. The modified trait may be any of the traits described above. Further, by analyzing the expression of mRNA using Northern blot, RT-PCR or microarray, to determine that the modified trait is due to a change in the expression level or activity of the polypeptide or polynucleotide of the present invention, or It can be confirmed by analyzing protein expression using an immunoblot, western blot or gel shift assay.
[0062]
5. Commercial applications of polynucleotides and polypeptides
A specific application for the gene of the invention relates to its potential role in the flowering time of a plant or in the vernalization response. The most modern crop varieties are the result of large breeding programs, and multiple generations of backcrossing may be required to introduce the desired attributes. Systems that promote flowering can have valuable applications in such programs, as they can greatly accelerate generation times. Further, in some cases, earlier generation times allow more crop harvest to be obtained during a given growing season. With the advent of transform systems for tree species such as, for example, oil palm, aspen, pine, and eucalyptus, forest biotechnology is growing as an area of interest.
[0063]
Similarly, in species such as sugar beet where some of the vegetative organs of the plant make up the cereal and reproductive tissue is discarded, it may be advantageous to delay or inhibit flowering. Extending the development of vegetative organs causes a significant increase in yield.
[0064]
In addition, by using an inducible promoter to control the expression of the flowering time regulator gene, flowering can potentially be induced as desired (eg, by using a chemical inducer). . This can, for example, synchronize flowering through the cereal and promote more efficient harvesting. Using such an inducible system, flowering of cereal varieties can be adapted to different latitudes. At present, species such as soybean and cotton are available as a series of mature groups suitable for different latitudes based on their flowering time (which is controlled by daylight hours). A system that can chemically regulate flowering allows a single, high-yielding northern mature group to grow at any latitude. In the southern region, such plants can grow longer, thereby increasing the yield before inducing flowering. In the more northern regions, induction can be used to ensure that the cereals flower before the first winter frosts. Today, the existence of a series of mature groups for different latitudes represents a major barrier to introducing new and valuable attributes.
[0065]
For many cereal species, high-yield winter varieties can only grow in temperate regions, where the winter season persists and is cold enough to cause a vernalization response. Altered expression of the genes of the invention could offset vernalization in the Arabidopsis ecotype, which blooms later. Similar effects can be achieved in cereal plants. For example, subsequently, winter varieties of wheat overexpressing G157 (or wheat orthologs) can be grown in areas other than that, such as southern California, where it is too warm to perform efficient vernalization. A second use of this system is in cherries (Prunus). Locally grown cherries are not available in early spring in California, as winter is too warm for vernalization.
[0066]
Further applications exist in strawberries (Fragaria). Strawberries have a well-defined and permanent cycle of onset of flowering, dormancy, fruit growth and vine growth. In temperate European countries, plants bloom in early spring and fruit is produced in May or June. After the fruit has grown, vines form and carry the seedlings that take root. Next, all plants dormant from late summer to autumn. Flowering cannot be repeated until after spring after the plants have undergone winter cooling. Opening this vernalization requirement may allow strawberries' second fall fruit to be harvested in addition to spring fruit.
[0067]
Finally, in addition to the direct applications of the genes themselves, their regulatory regions may also be of value. If the promoters of these genes are responsive to low temperatures, they can be incorporated into expression systems for the control of genes that confer tolerance to freezing. Such genes are then specifically up-regulated when needed, thereby minimizing any toxic effects caused by their constitutive expression.
[0068]
6. Other uses of polypeptides and polynucleotides
The transcription factor coding provided by the present invention may be used to identify exogenous or endogenous molecules that may affect the expression of the transcription factor and may affect the timing of flowering. These molecules may include organic or inorganic compounds.
[0069]
For example, the methods described above may require the initial placement of a molecule in contact with a plant or plant cell. The molecules described above may be introduced by topical administration, for example, by spraying or plant infiltration, and monitoring the effect of the molecule on TF polypeptide expression or activity or polynucleotide expression. Changes in TF polypeptide expression may be monitored by use of polyclonal or monoclonal antibodies, gel electrophoresis, and the like. Changes in the expression of the corresponding polynucleotide sequence may be detected by use of a microarray, Northern or any other technique that monitors changes in mRNA expression. These techniques are described in Ausubel et al. (Eds) Current Protocols in Molecular Molecular Biology, John Wiley & Sons (1998). Such changes in expression levels may be correlated to the characteristics of the modified plant, and thus the identified molecules may be used to modify the characteristics of the plant by infiltrating or spraying fruits, vegetables and cereals. May be used.
[0070]
Transcription factors may be used to identify promoter sequences that may interact. After the promoter sequence has been identified, the interaction between the transcription factor and the promoter sequence is changed by changing specific nucleotides in the promoter sequence or specific amino acids in the transcription factor that interact with the promoter sequence to alter plant characteristics. The effect may be modified. Typically, the DNA binding site of the transcription factor is identified by a gel shift assay. After identifying the promoter region, molecules that affect the interaction between TFs and their promoters may be identified by using the sequences of the promoter region in a double-stranded DNA array (Bulyk et al. (1999) Nature Biotechnology). 17: 573-577).
[0071]
The identified transcription factor is also useful for identifying a protein that regulates the activity of the transcription factor. Such modulation may be caused by covalent modifications, such as phosphorylation or protein-protein (homo or heteropolymer) interactions. Any method suitable for detecting protein-protein interactions may be applied. Methods that may be applied include co-immunoprecipitation, cross-purification and co-purification by gradient or chromatography columns, and two-hybrid yeast systems.
[0072]
The two-hybrid system detects protein interactions in vivo, Chien et al., (1991), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88, 9578-9958, and can be purchased from Clontech (Palo @ Alto, Calif.). In this system, the plasmid is constructed to encode two hybrid proteins: one consisting of the DNA binding domain of the transcriptional activator protein fused to the TF polypeptide, and the other comprising the plasmid as part of a cDNA library. Consists of the activation domain of a transcriptional activator protein fused to an unknown protein encoded by the recombinant cDNA. The DNA binding domain fusion plasmid and the cDNA library are transformed into a strain of the yeast Saccharomyces cerevisiae having a reporter gene (eg, LacZ) having a transcription activator binding site in the control region. Neither of the hybrid proteins alone can activate transcription of the reporter gene. The interaction of the two hybrid proteins reconstitutes a functional activator protein, resulting in expression of the reporter gene, as detected by reporter gene product assays. Thereafter, a library plasmid capable of effecting reporter gene expression is isolated and sequenced to identify the protein encoded by the library plasmid. After identifying proteins that interact with transcription factors, assays for compounds that inhibit the TF protein-protein interaction may be performed.
[0073]
The following examples illustrate, but do not limit, the invention.
Methods—All experiments were performed using the Arabidopsis ecotype unless otherwise indicated. Stockholm (CS6863) and Pitztal (CS6832) lines were procured from ABRC of Ohio State University. In all experiments, seeds were treated with 30% bleach / 0.01% Tween for 30 minutes following ethanol treatment for 2 minutes, and washed five times with distilled water to sterilize. Seeds were planted on 0.1% agarose MS agar and stored between layers at 4 ° C for 3-5 days before transfer to a growth room at a temperature of 20-25 ° C. MS medium was supplemented with 50 mg / l kanamycin for selection of transformed plants. The plants were cultivated on a plate for 7 days and then replanted in soil. For vernalization treatment, seeds were planted on MS agar plates, sealed with microporous tape, and placed in a low light 4 ° C. cold room for 6-8 weeks. Plates were then lined with plates containing freshly planted unvernalized controls and transferred to the growth room. Whole viable seedlings were harvested after 6 to 9 weeks for gene expression analysis. Rosette leaves were enumerated when a recognizable flowering of about 3 cm was revealed. Rosettes on progeny stems and total leaf numbers correlate well with the timing of flowering (Koorneef et al. (1991) Mol. Gen. Genet. 229: 57-66).
[0074]
Example I.同 定 Identification and cloning of full-length gene
In the following examples, G157 refers to SEQ ID Nos. 1 and 2, G859 refers to SEQ ID Nos. 3-8, G1842 refers to SEQ ID Nos. 9-16, and G1843 refers to SEQ ID Nos. 17 and 18. For reference, G1844 refers to SEQ ID NOs 19-22, G861 refers to SEQ ID NOs 23-26, and FLC or G1759 refers to SEQ ID NOs 27 and 28.
[0075]
Putative transcription factor sequences (in the genome or ESTs) associated with known transcription factors use P-value cutoff thresholds of -4 or -5 or less depending on default parameters and length of the sequence in question. And identified in the Arabidopsis thaliana GenBank database using the tblastn sequence analysis program. Those that hit the putative transcription factor sequence were then examined to identify those that contained the particular sequence strand. If the hit sequence contains such a sequence strand, the sequence was confirmed to be a transcription factor.
[0076]
For example, we identified the MADS @ box gene G157 from BAC @ F22K20 (GenBank Access # AC002291) in chromosome I, which was predicted to encode a protein associated with FLC. The G157 872 bp cDNA clone was identified from clones isolated from a library derived from leaf mRNA. The encoded protein was 196 amino acids long and 62% of the total amino acid sequence matched FLC and 82% matched the MADSMADNA binding domain.
[0077]
G157 also occupies approximately 22 kb, downstream of chromosome V, as a tightly connected cluster, spanning three adjacent clones of MXK3, F1505, and MQN23 (GenBank accession numbers AB01236, AB026333, and AB013395, respectively). Also associated are G859, G1842, G1843, and G1844 located together. G859, G1842, G1843, and G1844 appear to be created in the course of replication; this allows their divergence to different aspects of gene regulation. Their physical proximity indicates that they are working to be units controlled by common control factors.
[0078]
A one-to-one comparison of the 57 amino acid MADS domains of FLC, G157, G859, G1842, G1843, and G1844 is shown in Table 1. The table shows the percentage of amino acid sequence matches, and the figures in parentheses indicate the percentage of sequence matches when conservative amino acid substitutions are also taken into account. The MADS domain of the proteins encoded by G859, G1842, G1843, and G1844 is highly conserved with that of FLC and G157: according to the one-to-one comparison shown below, these proteins have between 75% and 91% Share amino acid sequence identity. When conservative amino substitutions occur, the MADS domains of these proteins are 88% -99% identical to each other (indicated in parentheses).
[0079]
[Table 1]
Figure 2004500044
[0080]
While it is an acidic residue (E or D) for amino acid residues 30 and G157, G859, G1842, G1843, and G1844 of FLC, in all other Arabidopsis MADS domain proteins identified so far, , The position is occupied by a positively charged lysine residue. The crystal structure of the human SRF @ MADS domain bound to DNA shows that lysine residues (which are also conserved in yeast MCM1 and human MEF2A proteins) are in contact with the phosphate backbone of the DNA target site. (Pellegrini et al., (1995) Nature 376: 490-498). The amino acid difference therefore does not allow FLC and DNA binding for G157, G859, G1842, G1843, and G1844 to confer different properties than other Arabidopsis MADS domain proteins. Thus, a MADS domain protein with an acidic residue at position 30 may be particularly useful for regulating flowering of plants and responding to vernalization.
[0081]
Transcripts from these genes were analyzed by 3'RACE (Rapid \ Amplification \ cDNA \ Ends) and the corresponding cDNAs were isolated by RT-PCR from a mixed sample of Arabidopsis tissue (Clumbia ecotype). During this analysis, transcripts of G859, G1842, and G1844 were detected as multiple alternative native splice forms.
[0082]
Example II Flowering time-related genes
Reverse transcriptase PCR was performed using gene-specific primers in the coding region of each identified sequence. Where possible, primers were designed near the 3 'region of each coding sequence initially identified.
[0083]
Total RNA was isolated from plant tissue and extracted by the CTAB method. The extracted total RNA was standardized in concentration for all tissue types, and the 28S band was referenced so that the same amount of cDNA template was used in the PCR reaction for each tissue. Poly A+ Was purified using a modified protocol of the Qiagen Oligotex kit batch. cDNA was synthesized using standard protocols. Following first strand cDNA synthesis, actin2 primers were used to normalize cDNA concentrations across tissue types. Actin2 has been found to be constitutively expressed at approximately the same level across Arabidopsis tissue types.
[0084]
For RT @ PCR, the cDNA template was mixed with the corresponding primers and Taq polymerase. Each reaction consisted of 0.2 μl cDNA template, 2 μl 10X Tricine buffer, and 16.8 μl water, 5 pmol primer 1, 5 pmol primer 2, 0.3 μl Taq polymerase, 200 μM dNTP and 8.6 μl water.
[0085]
The 96-well plate was covered with microfilm and set in a thermal circulator to initiate the following reaction cycle. Step 1 @ 93 ° C for 3 minutes, Step 2 @ 93 ° C for 30 seconds, Step 3 @ 60-65 ° C for 1 minute, Step 4 @ 72 ° C for 2 minutes Steps 2, 3 and 4 were repeated for 20-35 cycles. Step 5-72 ° C for 5 minutes and Step 6-4 ° C. In some cases, the PCR plates were returned to the thermocycling device and the reaction product was enriched with 5-15 additional cycles to identify very low expressed genes. The reaction cycle was as follows. Step 2 @ 93 ° C @ 30 seconds, step 3 @ 65 ° C @ 1 minute, and step 4 @ 72 ° C @ 2 minutes, 8 cycle repetition, and step 4 @ 4 ° C. Between 21 and 36 cycles, 8 microliters of PCR product and 1.5 μl of loading dye were loaded on a 1.2% agarose gel and analyzed. If particular transcripts are detected only later than 35 cycles of PCR, their expression levels are considered low. Depending on the transcript level compared to the observed actin2 transcript level, expression levels are considered moderate or high.
[0086]
As an example, to evaluate G15715 mRNA levels in G157 plants, use primers 5′-GGCATAACCCTTATCGGAGATTTTGAAGC-3 ′ (SEQ ID No. 57) and 5′-ACACAAACTCTGATCTTGTCTCCGAAGG-3 ′ (SEQ ID No. 58). PCR over 25 cycles was performed. To assess mRNA levels in separate tissues extracted from wild-type plants, use primers 5'-GCATAACCCTTATCGGAGATTTTGAAGCCAT-3 '(SEQ ID No. 59) and 5'-AACATTCCTCTCTCATCATCTGTTGCCAGC-3' (SEQ ID No. 60). , 25 or 30 cycles of PCR were performed. The FLC PCR was performed 35 times using the primers 5′-AACGCTTAGTATCTCCGGCGACTTTGAAC-3 ′ (SEQ ID No. 61) and 5′-CTCACACGAGAATAAGGTACAAAGTTCATC-3 ′ (SEQ ID NO. (SEQ ID No. 63) and 5 'AGATTCTCAACAAGCTTCAACATGAGTTCG-3' (SEQ ID No. 64) were performed 30 times. The specificity of the primer was confirmed by sequencing the RT-PCR product. Samples were normalized by 20-25 cycles of PCR using actin primers.
[0087]
Example III. Construction of expression vector
Sequences from genomic or cDNA libraries were amplified using primers specific for sequences upstream and downstream of the coding region. Expression vectors are pMEN20 or pMEN65, both of which are derived from pMON316 (Sanders et al, (1987) Nucleic Acids Research 15: 1543-58) and contain the CaMV 35S promoter for expressing transgenes. To clone the sequence into the vector, both pMEN20 and the amplified DNA fragment were separately digested with SalI and NotI restriction enzymes at 37 ° C. for 2 hours. The digest was electrophoresed on a 0.8% agarose gel and visualized by ethidium bromide staining. A DNA fragment containing this sequence and the linearized plasmid was cut out and purified using a Qiaquick gel extraction kit (Qiagen, CA). Fragments of interest were ligated in a ratio of 3: 1 (vector to insert). The ligation reaction was performed at 16 ° C. for 16 hours using T4 DNA ligase (New England Biolabs, Mass.). The ligated DNA was transformed into E. coli using the heat shock method. E. coli DH5 alpha strain was transformed into competent cells. Transformants were plated on LB plates containing 50 mg / l Spectinomycin (Sigma).
[0088]
Individual colonies were grown overnight at 37 ° C. in 5 ml LB broth containing 50 mg / l spectinomycin. Plasmid DNA was purified using Qiaquick Mini Prep kits (Qiagen, CA).
[0089]
Example IV形 質 Transformation of Agrobacterium with expression vector
After constructing the plasmid vector containing the gene, this vector was used to transform Agrobacterium tumefaciens cells expressing the gene product. A stock for the transformation of Agrobacterium tumefaciens cells is described in Nagel et al. It was prepared as described in FEMS Microbiol Letts 67: 325-328 (1990). Absorbance (A600) Reached 0.5 to 1.0, and the Agrobacterium GV3101 strain was shake-cultured overnight at 28 ° C in 250 ml of LB medium (Sigma). The cells were collected by centrifugation at 4,000 × g for 15 minutes at 4 ° C. The cells were then resuspended in 250 μl of ice-cold buffer (1 mM HEPES, pH adjusted to 7.0 with KOH). Cells were centrifuged again as described above and resuspended in 125 μl ice-cold buffer. The centrifugation and resuspension were then repeated two more times. At that time, the cells were suspended in 100 μl and 750 μl of the same HEPES buffer as described above. The resuspended cells were then aliquoted in 40 μl aliquots, snap frozen in liquid nitrogen and stored at -80 ° C.
[0090]
Nagel et al. According to the protocol described in FEMS Microbiol Letts 67: 325-328 (1990), Agrobacterium cells were transformed with the plasmid prepared as described above. For each DNA construct to be transformed, 50-100 ng of DNA (usually resuspended in 10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0) was mixed with 40 μl of Agrobacterium cells. The DNA / cell mixture was then transferred to an ice-cooled cuvette (electrode spacing 2 mm) and a 2.5 kV voltage was applied at 25 μF and 200 μF using a Gene Pulser II instrument (Bio-Rad). After electroporation, cells were immediately resuspended in 1.0 ml of LB medium and cells were allowed to recover for 2-4 hours at 28 ° C. in a shaking incubator without antibiotic selection. After recovery, cells were seeded in LB broth selection medium containing 100 μg / ml spectinomycin (Sigma) and incubated at 28 ° C. for 24-48 hours. A single colony was then picked and inoculated into fresh medium. The integrity of the plasmid construct was confirmed by PCR amplification and sequence analysis.
[0091]
Example V形 質 Transformation of Arabidopsis plants with Agrobacterium tumefaciens having an expression vector
After transforming Agrobacterium tumefaciens with the plasmid vector containing the gene, a single Agrobacterium colony was identified and cultured and used for transformation of Arabidopsis plants. Briefly, a 500 ml culture of LB medium containing 50 mg / l of spectinomycin was inoculated with a colony and the absorbance (A600) Was shake-cultured at 28 ° C for 2 days until 2.0 exceeded 2.0. Next, the cells were collected by centrifugation at 4,000 × g for 10 minutes, and the medium for infiltration (1 / × Murashige and Skoog salt (Sigma), 1 × Gamborg's B-5 vitamin (Sigma)) was collected. Absorbance (A) in 5.0% (w / v) sucrose (Sigma), 0.044 μM benzylaminopurine (Sigma), 200 μl / L Silwet L-77 (Lehle Seeds)600) Was 0.8.
[0092]
Prior to the transformation, onto a Pro-Mix BX potting material (Hummert International) covered with a glass fiber mesh (18 mm × 16 mm), the density was such that there were about 10 plants per 4 inch pot. Arabidopsis thaliana seeds (ecotype: Colombia) were sown. Under continuous illumination (50-75μE / m2/ Sec) at 22-23 ° C and 65-70% relative humidity. After about four weeks, the primary inflorescence stem was cut off so that the secondary stem grew more. After the mature secondary stems flowered, the plants were prepared for transformation by removing all siliques and flowering flowers.
[0093]
The pots were then immersed in the Agrobacterium infiltration medium mixture described above upside down for 30 seconds, and the pots were laid dry on a 1 foot x 2 foot plane covered with plastic wrap to drain the water. After 24 hours, the plastic wrap was removed and the pot was raised. One week later, the immersion procedure was repeated, and immersion was performed twice per pot in total. Next, seeds were collected from each transformed pot and analyzed according to the protocol described below.
[0094]
Example VI同 定 Identification of primary transformants of Arabidopsis
Seeds recovered from the transformed pots were sterilized essentially as follows. Seeds were dispersed in a solution containing 0.1% (v / v) Triton X-100 (Sigma) and sterilized water, and the suspension was shaken for 20 minutes to wash the seeds. The washing solution was then discarded and replaced with a new washing solution, and the seeds were washed for 20 minutes with shaking. After removing the second wash solution, a solution containing 0.1% (v / v) Triton X-100 and 70% ethanol (Equistar) was added to the seeds and the suspension was shaken for 5 minutes. After removing the ethanol / detergent solution, a solution containing 0.1% (v / v) Triton X-100 and 30% (v / v) bleach (Clorox) was added to the seeds and the suspension was allowed to stand for 10 minutes. Shake. After removing the bleach / detergent solution, the seeds were then washed five times in sterile distilled water. After storing the seeds in the final wash water at 4 ° C. for 2 days in the dark, an antibiotic selection medium (1 × Murashige and Skoog salt (pH adjusted to 5.7 with 1M KOH), 1 × Gambor ') sB-5 vitamin, 0.9% phytagar (Life Technologies), and 50 mg / I kanamycin). Under continuous illumination (50-75μE / m2/ Sec) at 22-23 ° C. After growing under such conditions for 7 to 10 days, a kanamycin-resistant primary transformant (T1Generations) were obtained after confirmation by eyesight. These seedlings were first transferred to a new selection plate and grown for an additional 3-5 days, then transferred to soil (Pro-Mix BX potting material).
[0095]
The primary transformant was self-pollinated and progeny seeds (T2) were collected. T2 progeny seeds were germinated on kanamycin as described above, and kanamycin-resistant seedlings were selected and transferred to soil for analysis.
[0096]
Example VII分析 Analysis of transgenic Arabidopsis plants
In the first experiment, G157 plants (ie, plants expressing the G157 transgene) were grown under illumination for 12 hours. Thirty out of the forty lines flowered earlier than the control plants transformed with the control vector. The average number of rosette leaves of the early blooming T1 line was 12.4 ± 0.8, and that of the control line was 27 ± 1.2. Two out of the forty T1 plants bloomed simultaneously with the control, and seven out of the forty strains bloomed late, and the inflorescence was confirmed 2-3 weeks behind the wild type.
[0097]
In further experiments, plants were grown at 20-25 ° C under 24 hours of illumination. Under these conditions, the non-transformed control plant had an average total number of leaves of primary shoots before flower bud formation of 14.3 ± 0.7. Flower buds were only identified on average 21.1 ± 0.5 days after seeding (error values represent the standard error giving a 95% confidence limit). In the case of G859, 14/19 of the T1 plants bloomed early (the average total leaf number was 6.4 ± 0.7, flower buds were confirmed 12.9 ± 0.7 days after sowing), and 3/19 Was wild type, and 2/19 bloomed slightly later than the wild type (average total leaf number was 19, flower buds were confirmed on day 27). RT expression studies revealed that late-blooming individuals had the highest transgene expression. These results are very similar to those of G157. In the case of G1842, 7/10 of the T1 plants are early blooming (average total leaf number is 7.9 ± 0.6, flower buds are confirmed at 13.9 ± 1.0 days), and 3/10 is It was wild type. In addition, overexpression studies were performed using cDNA encoding a short splice variant of G1842. In the case of G1842.2 (encoding a splice variant consisting of 185 amino acids), 15/18 of the T1 plants bloom early (average total leaf number is 6.9 ± 0.9, flower buds are 14.5). (Confirmed on ± 0.6 day) 3/18 were wild type. In the case of G1842.6 (encoding a splice variant consisting of 77 amino acids), 8/10 of the T1 plants are in early bloom (average total leaf number is 6.8 ± 1.6, flower bud is 13.9). (Confirmed on ± 0.9 days), 2/10 were wild type. In the case of G1842.7 (encoding a splice variant consisting of 118 amino acids), 8/10 of the T1 plants bloomed early (the exact number of leaves was not measured), and 2/10 were wild-type. . Thus, the G1842 splice variant, when overexpressed, had an effect comparable to a full-length cDNA clone. In the case of G1843, early blooming occurred on 7/11 (average total leaf number was 6.4 ± 0.5, flower buds were confirmed on day 16.0 ± 1.6), and 2/11 was wild-type flowering. Period. However, the growth of the G1843 T1 plant was poor, and development of some organs was delayed. This suggests that G1843 exhibits unexpected toxic effects when overexpressed. In the case of G1844, 6/10 of T1 plants are in early bloom (average total leaf number is 6.8 ± 1.7, flower buds are confirmed on 14.7 ± 1.3 days), 4/10 is It was wild type. Similarly, overexpression studies were performed using cDNA encoding a short splice variant of G1844. When G1844.2 (encoding a splice variant consisting of 184 amino acids) was overexpressed, 6/19 of the T1 plants bloomed early (average total leaf number was 7.8 ± 1.7, flower buds). Was confirmed on day 15.7 ± 1.3), and 13/19 was wild type. The overexpression data for G859, G1842, G1843, and G1844 support the hypothesis that they play a role in controlling the flowering period.
[0098]
RT-PCR was performed on material from G157 plants in about 25 cycles using G157-specific primers. High levels of G157 expression were detected in samples from individual plants that bloomed slowly or from preserved seedlings that contained individuals that bloomed slowly. Plants that showed only moderate or low levels of overexpression compared to wild type were slightly earlier or normal in flowering.
[0099]
To test whether the increase in G157 affects flowering time in the slow flowering ecotype of Arabidopsis, we overexpressed G157 in the late flowering ecotypes Stockholm and Piztal. In this experiment, 32 first-stage transformants from each ecotype were grown under continuous light conditions sprinkled with controls. In both ecotypes, about 50% of transformants flowered earlier than coping, and a small number of Piztal and Stockholm transformants flowered significantly later than controls.
[0100]
Correlation between G157 transgene expression and flowering time was also observed in G157 @ Stockholm and Piztal @ T1 plants. RT-PCR was performed with two early flowering lines and two slow flowering lines in each background. Again, the slow flowering line contained high levels of G157 expression. That is, the factors appear to influence flowering time in a quantitative manner; medium levels of overexpression trigger early flowering and greatly increase flowering delay.
[0101]
In conclusion, either G157 overexpression or cognate genes modulate flowering time in plants: moderate levels of overexpression induce early flowering and many delay flowering.
[0102]
Using a similar or identical methodology as described in the above examples, another Arabidopsis gene whose altered expression was correlated with the delay or acceleration of flowering was identified. These genes are tabulated in Table 2 with their particular SEQ ID NOs and their effect on flowering time.
[0103]
[Table 2]
Figure 2004500044
[0104]
The response of vernalization treatment was also investigated. Slow-flowering vernalization-responsive ecotypes and mutants have high steady-state levels of FLC transcripts and are reduced during the promotion of flowering by vernalization (Michaels @ and @ Amasino, (1999) Plant @ Cell @ 11: 949-956; Shelldon et al., (1999) Plant Cell 11: 445-458; Shelldon et al., (2000) Proc. Natl. Acad. Sci. 97: 3735-3758). In contrast to FLC, G157 transcript levels do not show a consistent correlation with the response of vernalization treatment in the Stockholm and Piztal ecotypes of slow flowering. In addition, we found that overexpression of G157 did not affect FLC levels. The effect of vernalization on the expression of G861, G (59, G1843, and G1844 was also tested. Germinated seeds of Columbia, Piztal, Stockholm, constans-1, and fca-9 were plated on MS agar plates in a 4 ° C. cold room. Vernalized for 8 weeks and then transferred to a continuous light growing room, all tissues from vernalized seeds and freshly sown non-vernalized controls were harvested 9 days after transfer. PCR was performed on FLC, G157, G859, G1842, G1843, G1844 and G861 and actin.Comparing FLC with G157, none of the genes showed a clear consistent decrease upon vernalization treatment in five separate sample sets. However, G1844 is not compatible with FLC. Showed an inverse pattern of expression: G1844 levels increased consistently with vernalization treatment, which is particularly striking, such that G1844 is directly articulated in controls of vernalization response. Activates flowering and may have the opposite role as FLC.
[0105]
To explore whether overexpression of G157 has effects comparable to vernalization treatment, batches of wild-type Piztal and Stockholm seedlings were chilled at 4 ° C. for 6 weeks, then G157 @ T1 @ Piztal, G157 @ T1 @ Stockholm and Non-vernalized wild-type plants were grown against a second selection. As expected, vernalization significantly and uniformly shortened flowering time in both Piztal and Stockholm wild-type plants. Among the G157 @ Stockholm lines, the earliest flowering T1 group (8/23 line) was indistinguishable from vernalized plants. With respect to Piztal, however, early flowering T1 plants were on average closer to the lower limit than vernalized plants. Thus, overexpression of G157 substantially reduces the need for vernalization in slow flowering ecotypes.
[0106]
In addition, we observed that the slow-flowering G157 lineage was independent of FLC expression and did not respond to vernalization. However, slow flowering G157 plants are responsive to the photoperiod. In experiments performed under short-day conditions of 8 hours of light, we obtained a large number of G157 {Columbia} T1 plants that flowered one month later than wild-type controls (data not shown). To determine whether the effects of slow flowering caused by G157 expression were independent of FLC transcription, we tested whether slow flowering G157 @ Columbia plants were responsive to vernalization treatment. . No significant change in flowering time was recorded: the vernalized T2 plants of line 4 under continuous light conditions overall had a total of 31. + /-1.3 when vernalized. 3 +/- 1.8. Control fca plants demonstrated that the treatment was effective: vernalized plants only 10.3 +/- 0.9 compared to more than 40 leaves of non-vernalized controls. Flowers after the leaves. That is, the slow flowering phenotype caused by G157 could not be overcome by vernalization treatment, as would be expected if a delay had occurred independent of changes in FLC expression.
[0107]
Example IX. Identification of homologous sequences
Homologs of plant species other than Arabidopsis can be searched using database search tools, for example, Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) (Altschul et al. (1990) J. Mol. Biol. 215: 403-410; and Altschul et al. (1997). Nucl. Acid {Res. 25: 3389-3402). The tblastx sequence analysis program was performed using the BLOSUM-62 scoring matrix (Henikoff, S. and Henikoff, JG (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 10915-10919).
[0108]
All NCBI GenBank databases were filtered for sequences from all plants except Arabidopsis thaliana, but all selected in the NCBI GenBank database with NCBI classification ID 33090 (Viridiplantae; all plants) and 3701 (Arabidopsis thaliana) by eliminating the whole. These sequences were compared to the sequence representing the gene for SEQ IDS 1-56 on September 26, 2000 using the Washington University TBLASTX formula (version 2.0a19MP). Individual comparisons for each gene of SEQ IDs 1-56 were aligned by probability score (P-value), where the score reflects the probability that a particular alignment occurred by chance. For example, a score of 3.6e-40 is 3.6 x 10-40It is. For up to 10 species, the gene with the lowest P value (and, therefore, the most likely homolog) is listed in FIG.
[0109]
In addition to P values, comparisons by percentage identity were also scored. Percentage identity reflects the degree to which two DNA or protein segments are identical over a particular length. The range of percent identity between the non-Arabidopsis gene shown in FIG. 2 and the Arabidopsis gene in the sequence listing is shown in SEQ ID NO. 1: 54% -67%; SEQ {ID} Nos. 3, 5, 7: 37% -47%; SEQ ID Nos. 9, 11, 13, 15: 54% -62%; SEQ ID No. 17: 62% -71%; SEQ ID Nos. 19, 21: 50% -67%; SEQ ID Nos. 23, 25: 75% -91%; SEQ ID No. 27: 46% -69%; SEQ ID No. 29: 44% -90%; SEQ ID No. 31: 57% -89%; SEQ ID No. 33: 37% -79%; SEQ ID No. 35: 50% -71%; SEQ ID No. 37: 39% -63%; SEQ ID No. 39: 58% -70%; SEQ ID No. 41: 45% -73%; SEQ ID No. 43: 42% -84%; SEQ ID No. 45: 47% -81%; SEQ ID No. 47: 31% -71%; SEQ ID No. 49: 40% -67%; SEQ ID No. 51: 69% -51%; SEQ ID No. 53: 43% -86%; and SEQ {ID} No. 55: 79% -89%.
[0110]
Arabidopsis homologues of the genes in Table 2 were also identified using BLAST. These genes are found in the following Arabidopsis BAC sequences. Their GenBank sequence NID numbers: 2827698 (234 homolog), 3241917 (G748 homolog), 2618604 (G994 homolog), 6598548 (G1335 homolog), 7340331 (G736 homolog), 6523051 (G1435 homolog), 6598491 (G208 homolog) and 3172156 (G208 homolog).
[0111]
All documents (publications and patents) are incorporated herein by reference in their entirety for sweetfish.
Although the invention has been described with reference to the above embodiments and examples, it should be understood that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Accordingly, the invention is limited only by the following claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 provides a table of exemplary polynucleotide and polypeptide sequences of the present invention. The table includes, from left to right, for each sequence, SEQ ID No., an internal code reference number, whether the sequence is a polynucleotide or polypeptide sequence, and any conserved domains for the polypeptide sequence. Identification.
FIG. 2 provides a table of sequences homologous to the sequences provided in the Sequence Listing. The table includes, from left to right, SEQ ID No., internal code reference number, unique Genbank sequence number (NID), probability that a comparison would be generated by chance (P-value), and species in which the homologous gene was identified. , Is included.

Claims (16)

SEQ ID No: 2N(ここで、Nは1〜28である)からなるがSEQ ID No: 28を除く群から選択される配列の、少なくとも6の連続したアミノ酸を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む、組換えポリヌクレオチドを含むトランスジェニック植物であって、
(i) 組換えポリヌクレオチドを含まない別の植物と比較して修飾された開花時期を有するか、または(ii) 組換えポリヌクレオチドを含まない別の植物と比較して修飾された春化処理要求性を有する、前記トランスジェニック植物。
SEQ ID No: nucleotide sequence encoding a polypeptide comprising at least 6 contiguous amino acids of a sequence selected from the group consisting of 2N, where N is 1-28 but excluding SEQ ID No: 28 A transgenic plant comprising a recombinant polynucleotide, comprising:
(I) a vernalization treatment that has a modified flowering time compared to another plant that does not contain the recombinant polynucleotide, or (ii) is modified compared to another plant that does not contain the recombinant polynucleotide. The transgenic plant having the requirement.
ヌクレオチド配列が、SEQ ID No: 2N(ここで、Nは1〜28である)の保存ドメインからなる群から選択される保存ドメインを含むポリペプチドをコードする、請求項1に記載のトランスジェニック植物。2. The transgenic plant of claim 1, wherein the nucleotide sequence encodes a polypeptide comprising a conserved domain selected from the group consisting of the conserved domains of SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. . 組換えポリヌクレオチドが前記ヌクレオチド配列に機能可能に連結したプロモーターをさらに含む、請求項1に記載のトランスジェニック植物。The transgenic plant of claim 1, wherein the recombinant polynucleotide further comprises a promoter operably linked to said nucleotide sequence. 前記プロモーターが構成的であるか、または誘導性であるか、または組織活性型である、請求項3に記載のトランスジェニック植物。4. The transgenic plant of claim 3, wherein said promoter is constitutive, inducible, or tissue activated. 前記組換えポリヌクレオチドが、SEQ ID No: 2N(ここで、Nは1〜28である)からなる群から選択される配列に対して、84%より高い配列同一性を有する保存ドメインを含むポリペプチドをコードする、請求項1に記載のトランスジェニック植物。Wherein the recombinant polynucleotide comprises a conserved domain having greater than 84% sequence identity to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. 2. The transgenic plant of claim 1, which encodes a peptide. 植物の開花時期または春化処理要求性を変更する方法であって、
(a) SEQ ID No: 2N(ここで、Nは1〜28である)からなるがSEQ ID No: 28を除く群から選択される配列の、少なくとも6の連続したアミノ酸を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む組換えポリヌクレオチドにより、植物をトランスフォームし;
(b) 前記トランスフォームされた植物を選択し;そして
(c) 開花時期が変更されたトランスフォームされた植物を同定する;
ことを含む、前記方法。
A method for changing the flowering time or vernalization requirement of a plant,
(A) encodes a polypeptide comprising at least 6 contiguous amino acids of a sequence consisting of SEQ ID No: 2N (where N is 1-28) but selected from the group except SEQ ID No: 28 Transforming a plant with a recombinant polynucleotide comprising a nucleotide sequence that:
(B) selecting the transformed plant; and (c) identifying a transformed plant with an altered flowering time;
The above method, comprising:
ヌクレオチド配列が、SEQ ID No: 2N(ここで、Nは1〜28である)の保存ドメインからなる群から選択される保存ドメインを含むポリペプチドをコードする、請求項6に記載の方法。7. The method of claim 6, wherein the nucleotide sequence encodes a polypeptide comprising a conserved domain selected from the group consisting of the conserved domains of SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. 組換えポリヌクレオチドが前記ヌクレオチド配列に機能可能に連結したプロモーターをさらに含む、請求項6に記載の方法。7. The method of claim 6, wherein the recombinant polynucleotide further comprises a promoter operably linked to said nucleotide sequence. 前記プロモーターが構成的であるか、または誘導性であるか、または組織活性型である、請求項8に記載の方法。9. The method of claim 8, wherein said promoter is constitutive, inducible, or tissue activated. 前記組換えポリヌクレオチドが、SEQ ID No: 2N(ここで、Nは1〜28である)からなる群から選択される配列に対して、84%より高い配列同一性を有する保存ドメインを含むポリペプチドをコードする、請求項6に記載の方法。Wherein the recombinant polynucleotide comprises a conserved domain having greater than 84% sequence identity to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. 7. The method of claim 6, which encodes a peptide. 植物の開花時期または春化処理要求性を変更する方法であって、
(a) SEQ ID No: 2N−1(ここで、Nは1〜28である)からなるがSEQ ID No: 27を除く群から選択される配列の、少なくとも18の連続したヌクレオチドを含むヌクレオチド配列を含む組換えポリヌクレオチドにより、植物をトランスフォームし;そして
(b) 前記トランスフォームされた植物を選択する;
ことを含む、前記方法。
A method for changing the flowering time or vernalization requirement of a plant,
(A) a nucleotide sequence comprising at least 18 consecutive nucleotides of a sequence selected from the group consisting of SEQ ID No: 2N-1 (where N is 1-28) but excluding SEQ ID No: 27 Transforming a plant with a recombinant polynucleotide comprising: and (b) selecting the transformed plant;
The above method, comprising:
前記組換えポリヌクレオチドが、SEQ ID No: 2N(ここで、Nは1〜28である)からなる群から選択される配列に対して、84%より高い配列同一性を有する保存ドメインを含むポリペプチドをコードする、請求項11に記載の方法。Wherein the recombinant polynucleotide comprises a conserved domain having greater than 84% sequence identity to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. 12. The method of claim 11, which encodes a peptide. 植物の開花時期または春化処理要求性を変更する方法であって、
(a) データベース配列を準備し;
(b) 前記データベース配列を、SEQ ID No: 2N(ここで、Nは1〜28である)から選択されるポリペプチドと比較し;
(c) 選択した配列分類に合致するデータベース配列を選択し;そして
(b) 前記選択されたデータベース配列を植物中にトランスフォームする;
ことを含む、前記方法。
A method for changing the flowering time or vernalization requirement of a plant,
(A) preparing a database sequence;
(B) comparing the database sequence to a polypeptide selected from SEQ ID No: 2N, where N is 1-28;
(C) selecting a database sequence that matches the selected sequence classification; and (b) transforming the selected database sequence into a plant;
The above method, comprising:
前記組換えポリヌクレオチドが、SEQ ID No: 2N(ここで、Nは1〜28である)からなる群から選択される配列に対して、84%より高い配列同一性を有する保存ドメインを含むポリペプチドをコードする、請求項13に記載の方法。Wherein the recombinant polynucleotide comprises a conserved domain having greater than 84% sequence identity to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. 14. The method of claim 13, which encodes a peptide. 植物の開花時期または春化処理要求性を変更する方法であって、
(a) データベース配列を準備し;
(b) 前記データベース配列を、SEQ ID No: 2N−1(ここで、Nは1〜28である)から選択されるポリヌクレオチドと比較し;
(c) 選択した配列分類に合致するデータベース配列を選択し;そして
(b) 前記選択されたデータベース配列を植物中にトランスフォームする;
ことを含む、前記方法。
A method for changing the flowering time or vernalization requirement of a plant,
(A) preparing a database sequence;
(B) comparing the database sequence to a polynucleotide selected from SEQ ID No: 2N-1, where N is 1-28;
(C) selecting a database sequence that matches the selected sequence classification; and (b) transforming the selected database sequence into a plant;
The above method, comprising:
前記組換えポリヌクレオチドが、SEQ ID No: 2N(ここで、Nは1〜28である)からなる群から選択される配列に対して、84%より高い配列同一性を有する保存ドメインを含むポリペプチドをコードする、請求項15に記載の方法。Wherein the recombinant polynucleotide comprises a conserved domain having greater than 84% sequence identity to a sequence selected from the group consisting of SEQ ID No: 2N, where N is 1-28. 16. The method of claim 15, which encodes a peptide.
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