特許ウォッチ

公開番号2025013892
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-28
出願番号2024184200,2021532420
出願日2024-10-18,2019-12-05
発明の名称サイトカイニンに応答する植物のNIN遺伝子の遺伝子改変方法
出願人ヴァーヘニンゲンユニバーシテイト
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類A01H 5/00 20180101AFI20250121BHJP(農業;林業;畜産;狩猟;捕獲;漁業)
要約【課題】適切なシグナル伝達時に根の根粒形成を誘導することができる遺伝子改変植物を提供する。
【解決手段】NODULE INCEPTION(NIN)およびNIN-LIKE PROTEIN(NLP)を含む遺伝子改変植物であって、当該遺伝子改変植物は、NINまたはNLPタンパク質が、適切なシグナル伝達時に根の根粒形成を誘導することができるように、サイトカイニンに応答するように遺伝子改変された植物を提供する。
【選択図】図4A
特許請求の範囲【請求項１】
植物またはその一部が、１個以上の遺伝子改変を有さない野生型（ＷＴ）植物と比較して、サイトカイニンシグナル伝達に応答してＮＯＤＵＬＥＩＮＣＥＰＴＩＯＮ（ＮＩＮ）タンパク質またはＮＩＮ様タンパク質（ＮＬＰタンパク質）の活性を増加させる、１個以上の遺伝子改変を含み、
前記植物または前記その一部が、前記ＮＩＮタンパク質または前記ＮＬＰタンパク質をコードする核酸を含む、遺伝子改変植物。

発明の詳細な説明【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本出願は、２０１８年１２月６日に出願された米国仮出願第６２／７７６，３２５号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 7,200 文字）【０００２】
〔ＡＳＣＩＩテキストファイルとしての配列表の発行〕
ＡＳＣＩＩテキストファイルに関する以下の提出の内容は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる：
配列表のコンピュータ可読形式（ＣＲＦ）（ファイル名：７９４５４２０００５４０ＳＥＱＬＩＳＴ．ＴＸＴ、記録日：２０１９年１１月２５日、サイズ：３，８０２ＫＢ）。
【０００３】
〔技術分野〕
本開示は、遺伝子改変植物に関する。特に、本開示は、ＮＯＤＵＬＥＩＮＣＥＰＴＩＯＮ（ＮＩＮ）およびＮＩＮ－ＬＩＫＥＰＲＯＴＥＩＮ（ＮＬＰ）遺伝子を有する植物に関するものであり、当該遺伝子改変植物は、ＮＩＮまたはＮＬＰタンパク質が、適切なシグナル伝達時に根の根粒形成を誘導することができるように、サイトカイニンに応答するように遺伝子改変されている。
【０００４】
〔背景〕
マメ科植物、Ｐａｒａｓｐｏｎｉａ属、およびアクチノリザル植物などの根粒形成植物種は、窒素固定細菌と共生関係を形成するように進化してきた。それらは根粒と呼ばれる特殊な器官を形成して、これらの細菌を収容する。根粒は、細菌に最適な環境を提供し、窒素を固定して、それを植物に提供する。今度は、植物が細菌に炭水化物および他の資源を提供する。根粒形成の最初の段階は、例えば、細菌によって産生されるリポ－キトオリゴ糖（根粒菌の場合にはＮｏｄ因子としても知られる）の検出による、共生細菌の存在の認識である。このような共生シグナルの認識は、根粒器官形成を誘導し、細菌感染を可能にする。
【０００５】
遺伝子スクリーニングにより、根粒器官形成過程に関与する遺伝子が同定されている。これらのうちの主なものは、転写因子ＮＯＤＵＬＥＩＮＣＥＰＴＩＯＮ（ＮＩＮ）であり、これはマメ科植物およびＣａｓｕａｒｉｎａｇｌａｕｃａのような複数の植物種にわたる根粒器官形成において重要な役割を有することが示されている（Clavijo et al., New Phytol. 208: 887-903 (2015)）。ＮＩＮの本質的な役割は長い間知られていたが、ｎｉｎ変異体植物を補完する試みは一貫して失敗している。これは、文献中の多くの例によって証明されている。Ｃｌａｖｉｊｏらは、２１７５ｂｐのＭｅｄｉｃａｇｏｔｒｕｎｃａｔｕｌａＮＩＮプロモーターを使用し、「残念ながら、ＰｒｏＭｔＮＩＮ：ＭｔＮＩＮコンストラクトでさえ、感染のためにＭ．ｔｒｕｎｃａｔｕｌａのｎｉｎ変異体を補完することは不可能であった」（Clavijo et al., New Phytol. 208: 887-903 (2015)；ｐｇ．８９８からの引用）と報告した。Ｌｏｔｕｓｊａｐｏｎｉｃｕｓのｄａｐｈｎｅ変異体の特性評価において、Ｙｏｒｏらは「ＮＩＮは根粒発生における重要な転写因子であるが、根粒器官形成に必要な機能的ＮＩＮプロモーター領域は、まだ解明されていない」と述べ、「根粒形成ではなく、ＩＴ形成のみが、Ｌ．ｊａｐｏｎｉｃｕｓのｎｉｎ－９変異体において、Ｌ．ｊａｐｏｎｉｃｕｓベースのコンストラクト、ＰｒｏＮＩＮ（～４ｋｂ）：：ＮＩＮ：：ＴｅｒＮＩＮの導入によって救済された。」（Yoro et al., Plant Physiol. 165:747-758 (2014)；ｐｇ．７５６からの引用）と意見を述べた。最後に、Ｖｅｒｎｉｅらは、２．１８ｋｂのＭｔＮＩＮプロモーターを使用したＭ．ｔｒｕｎｃａｔｕｌａのＮＩＮの発現が、Ｍ．ｔｒｕｎｃａｔｕｌａのｎｉｎヌル変異体を部分的に補完することのみが可能であり、これを形質転換した場合、接種後、非常に少ない数の非機能性の根粒を長時間（５０日）産生することを見出した（Vernie et al., The Plant Cell, 27:3410-3424 (2015)）。
【０００６】
マメ科ｎｉｎ変異体植物を補完できない、このことは、ＮＩＮ調節の重要なコンポーネントおよび根粒器官形成過程との統合が知られていなかったために、器官形成におけるＮＩＮ関与の正確なメカニズムが未だ解明されていないことを意味している。さらに重要なことに、ＮＩＮは根粒器官形成におけるキープレーヤーであるので、成功した根粒の工学方法はＮＩＮを組み込むことを必要とする。過去２０年間にわたってｎｉｎ変異体を補完できなかったことは、根粒の工学戦略を開発する上で大きな障害となってきた。根粒形成をうまく行うためには、ｎｉｎ変異体を補完する能力、およびその能力に付随するＮＩＮ調節の知識が必要であろう。ＮＩＮコード配列と組み合わせることによりｎｉｎ変異体の完全な補完が可能になる、ＮＩＮ調節領域を同定する明らかな必要性がある。
【０００７】
〔概要〕
これらの必要性を満たすために、本開示は、ＮＩＮコード配列と作動可能に連結された調節領域へのサイトカイニン応答性エレメントの導入により、マメ科植物のｎｉｎ変異体を完全に補完する手段を提供する。本開示はさらに、内因性または異種由来であり得るＮＩＮまたはＮＬＰコード配列と作動可能に連結された植物にサイトカイニン応答性エレメントを導入する手段を提供する。
【０００８】
本開示の一態様は遺伝子改変植物を含み、植物またはその一部が、１個以上の遺伝子改変を有さない野生型（ＷＴ）植物と比較して、サイトカイニンシグナル伝達に応答してＮＯＤＵＬＥＩＮＣＥＰＴＩＯＮ（ＮＩＮ）タンパク質またはＮＩＮ様タンパク質（ＮＬＰタンパク質）の活性を増加させる、１個以上の遺伝子改変を含み、植物またはその一部は、ＮＩＮタンパク質またはＮＬＰタンパク質をコードする核酸を含む。本態様のさらなる実施形態は、ＮＩＮタンパク質またはＮＬＰタンパク質をコードする核酸に作動可能に連結された、１個以上、２個以上、３個以上、４個以上、５個以上、６個以上、７個以上、８個以上、９個以上、１０個以上、１１個以上、１２個以上、１３個以上、１４個以上、１５個以上、１６個以上、１７個以上、１８個以上、１９個以上、２０個以上、２１個以上、２２個以上、２３個以上、２４個以上のサイトカイニン応答エレメントの付加である１個以上の遺伝子改変を含む。本態様のさらに別の実施形態は、Ｂ型サイトカイニンシグナル伝達応答レギュレーター（ＲＲ）結合部位であるサイトカイニン応答エレメントの少なくとも１つを含む。本態様のさらなる実施形態は、配列番号６１３または配列番号６１４の配列を有するＢ型サイトカイニンシグナル伝達ＲＲ結合部位の少なくとも１つを含む。本態様のさらに別の実施形態は、配列番号５５１、配列番号５５２、配列番号５５３、配列番号５５４、配列番号５５５、配列番号５５６、配列番号５５７、配列番号５５８、配列番号５５９、配列番号５６０、配列番号５６１、配列番号５６２、配列番号５６３、配列番号５６４、配列番号５６５、配列番号５６６、配列番号５６７、配列番号５６８、配列番号５６９、配列番号５７０、配列番号５７１、配列番号５７２、配列番号５７３、配列番号５７４、配列番号５７５、配列番号５７６、配列番号５７７、配列番号５７８、配列番号５７９、配列番号５８０、配列番号５８１、配列番号５８２、配列番号５８３、配列番号５８４、配列番号５８５、配列番号５８６、配列番号５８７、配列番号５８８、配列番号５８９、配列番号５９０、配列番号５９１、配列番号５９２、配列番号５９３、配列番号５９４、配列番号５９５、配列番号５９６、配列番号５９７、配列番号５９８、配列番号５９９、配列番号６００、配列番号６０１、配列番号６０２、配列番号６０３、配列番号６０４、配列番号６０５、配列番号６０６、配列番号６０７、配列番号６０８、配列番号６０９、配列番号６１０、配列番号６１１、配列番号６１２、配列番号６１５、配列番号６１６、配列番号６１７、配列番号６１８、配列番号６１９、配列番号６２０、配列番号６２１、配列番号６２２、配列番号６２３、配列番号６２４、配列番号６２５または配列番号６２６の群から選択される配列を有するＢ型サイトカイニンシグナル伝達ＲＲ結合部位の少なくとも１つを含む。
【０００９】
前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるさらに別の実施形態において、サイトカイニン応答エレメントが、互いに１００ヌクレオチド以内、９０ヌクレオチド以内、８６ヌクレオチド以内、８０ヌクレオチド以内、７０ヌクレオチド以内、６０ヌクレオチド以内、５０ヌクレオチド以内、４０ヌクレオチド以内、３０ヌクレオチド以内、２５ヌクレオチド以内、２０ヌクレオチド以内、１９ヌクレオチド以内、１８ヌクレオチド以内、１７ヌクレオチド以内、１６ヌクレオチド以内、１５ヌクレオチド以内、１４ヌクレオチド以内、１３ヌクレオチド以内、１２ヌクレオチド以内、１１ヌクレオチド以内、１０ヌクレオチド以内、９ヌクレオチド以内、８ヌクレオチド以内、７ヌクレオチド以内、または６ヌクレオチド以内である。本態様のさらなる実施形態において、サイトカイニン応答エレメントは、互いに１１ヌクレオチド以内である。前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるさらに別の実施形態において、ＮＩＮタンパク質またはＮＬＰタンパク質をコードする核酸は、サイトカイニン応答エレメントに作動可能に連結されたプロモーターに作動可能に連結されている。本態様のさらなる実施形態において、プロモーターおよびサイトカイニン応答エレメントは、互いに６０，０００ヌクレオチド以内、５５，０００ヌクレオチド以内、５０，０００ヌクレオチド以内、４５，０００ヌクレオチド以内、４２，０００ヌクレオチド以内、４０，０００ヌクレオチド以内、３５，０００ヌクレオチド以内、３０，０００ヌクレオチド以内、２５，０００ヌクレオチド以内、２０，０００ヌクレオチド以内、１５，０００ヌクレオチド以内、１０，０００ヌクレオチド以内、９，０００ヌクレオチド以内、８，０００ヌクレオチド以内、７，０００ヌクレオチド以内、６，０００ヌクレオチド以内、５，０００ヌクレオチド以内、４，０００ヌクレオチド以内、３，０００ヌクレオチド以内、２，０００ヌクレオチド以内、１，０００ヌクレオチド以内、５００ヌクレオチド以内、４００ヌクレオチド以内、３００ヌクレオチド以内、２００ヌクレオチド以内、または１００ヌクレオチド以内である。
【００１０】
本態様のさらに別の実施形態は、前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができ、ＮＩＮ／ＮＬＰ１オーソグループ（orthogroup）タンパク質をコードする核酸を含む。本態様のさらなる実施形態は、配列番号１、配列番号２、配列番号３、配列番号４、配列番号５、配列番号６、配列番号８、配列番号９、配列番号１０、配列番号１１、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４、配列番号１５、配列番号１６、配列番号１７、配列番号１８、配列番号１９、配列番号２０、配列番号２１、配列番号２２、配列番号２３、配列番号２４、配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、配列番号４１、配列番号４２、配列番号４３、配列番号４４、配列番号４５、配列番号４６、配列番号４７、配列番号４８、配列番号４９、配列番号５０、配列番号５１、配列番号５２、配列番号５３、配列番号５４、配列番号５５、配列番号５６、配列番号５７、配列番号５８、配列番号５９、配列番号６０、配列番号６１、配列番号６２、配列番号６３、配列番号６４、配列番号６５、配列番号６６、配列番号６７、配列番号６８、配列番号６９、配列番号７０、配列番号７１、配列番号７２、配列番号７３、配列番号７４、配列番号７５、配列番号７６、配列番号７７、配列番号７８、配列番号７９、配列番号８０、配列番号８１、配列番号８２、配列番号８３、配列番号８４、配列番号８５、配列番号８６、配列番号８７、配列番号８８、配列番号８９、配列番号９０、配列番号９１、配列番号９２、配列番号９３、配列番号９４、配列番号９５、配列番号９６、配列番号９８、配列番号９９、配列番号１００、配列番号１０１、配列番号１０２、配列番号１０３、配列番号１０４、配列番号１０５、配列番号１０６、配列番号１０８、配列番号１０９、配列番号１３１、配列番号１３２、配列番号１３３、配列番号１３４、配列番号１３５、配列番号１３６、配列番号１３７、配列番号１３８、配列番号１３９、配列番号１４０、配列番号１４１、配列番号１４２、配列番号１４３、配列番号１４４、配列番号１４５、配列番号１４６、配列番号１４７、配列番号１４８、配列番号１４９、配列番号１５０、配列番号１５１、配列番号１５２、配列番号１５３、配列番号１５４、配列番号１５５、配列番号１５６、配列番号１５７、配列番号１５８、配列番号１５９、配列番号１６０、配列番号１６１、配列番号１６２、配列番号１６３、配列番号１６４、配列番号１６５、配列番号１６６、配列番号１６７、配列番号１６８、配列番号１６９、配列番号１７０、配列番号１７１、配列番号１７２、配列番号１７３、配列番号１７４、配列番号１７５、配列番号１７７、配列番号１７８、配列番号１７９、配列番号１８０、配列番号１８１、配列番号１８２、配列番号１８３、配列番号１８４、配列番号１８５、配列番号１８６、配列番号１８７、配列番号１８８、配列番号１８９、配列番号１９０、配列番号１９１、配列番号１９２、配列番号１９３、配列番号１９４、配列番号１９６、配列番号１９７、配列番号１９８、配列番号１９９、配列番号２００、配列番号２０１、配列番号２０２、配列番号２０３、配列番号２０４、配列番号２０５、配列番号２０６、配列番号２０７、配列番号２０８、配列番号２０９、配列番号２１０、配列番号２１１、配列番号２１２、配列番号２１３、配列番号２１４、配列番号２１５、配列番号２１６、配列番号２１７、配列番号２１８、配列番号２１９、配列番号２２０、配列番号２２１、配列番号２２２、配列番号２２３、配列番号２２４、配列番号２２５、配列番号２２６、配列番号２２７、配列番号２２８、配列番号２２９、配列番号２３０、配列番号２３１、配列番号２３２、配列番号２３３、配列番号２３４、配列番号２３５、および配列番号２３６の群から選択されるアミノ酸配列に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、少なくとも９９％の配列同一性を有するＮＩＮ／ＮＬＰ１オーソグループタンパク質を含む。本態様のさらなる実施形態は、ＮＩＮタンパク質であり、配列番号２２（すなわち、ＣｓａＮＩＮ；Ｃａｎｎａｂｉｓｓａｔｉｖａ）、配列番号７８（すなわち、ＨｌｕＮＩＮ；Ｈｕｍｕｌｕｓｌｕｐｕｌｕｓ）、配列番号８９（すなわち、ＬｊＮＩＮ；Ｌｏｔｕｓｊａｐｏｎｉｃｕｓ）、配列番号１０８（すなわち、ＭｔＮＩＮ；Ｍｅｄｉｃａｇｏｔｒｕｎｃａｔｕｌａ）、配列番号１３６（すなわち、ＰａｎＮＩＮ；Ｐａｒａｓｐｏｎｉａａｎｄｅｒｓｏｎｉｉ）、配列番号１３９（すなわち、ＰｒｉＮｉＮ；Ｐａｒａｓｐｏｎｉａｒｉｇｉｄａ）、配列番号１４２（すなわち、ＰｒｕＮＩＮ；Ｐａｒａｓｐｏｎｉａｒｕｇｏｓａ）、配列番号１８５（すなわち、ＴｌｅＮＩＮ；Ｔｒｅｍａｌｅｖｉｇａｔａ）、配列番号１８７（すなわち、ＴｏｒＮＩＮ；Ｔｒｅｍａｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ）、配列番号１９０（すなわち、ＴｔｏＮＩＮ；Ｔｒｅｍａｔｏｍｅｎｔｏｓａ）、および配列番号２３６（すなわち、ＺｊｕＮＩＮ；Ｚｉｚｉｐｈｕｓｊｕｊｕｂａ）からなる群より選択されるアミノ酸配列に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、少なくとも９９％の配列同一性を有する、ＮＩＮ／ＮＬＰ１オーソグループタンパク質を含む。本態様のさらに別の実施形態は、ＮＩＮタンパク質であり、配列番号８９（すなわち、ＬｊＮＩＮ；Ｌｏｔｕｓｊａｐｏｎｉｃｕｓ）または配列番号１０８（すなわち、ＭｔＮＩＮ；Ｍｅｄｉｃａｇｏｔｒｕｎｃａｔｕｌａ）の群から選択されるアミノ酸配列に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有する、ＮＩＮ／ＮＬＰ１オーソグループタンパク質を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許