(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022081370
(43)【公開日】2022-05-31
(54)【発明の名称】抗虫遺伝子及びその用途
(51)【国際特許分類】
C12N 15/15 20060101AFI20220524BHJP
A01P 7/04 20060101ALI20220524BHJP
A01N 63/30 20200101ALI20220524BHJP
A01M 1/20 20060101ALI20220524BHJP
C07K 14/81 20060101ALN20220524BHJP
【FI】
C12N15/15
A01P7/04 ZNA
A01N63/30
A01M1/20 Z
C07K14/81
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021017935
(22)【出願日】2021-02-08
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-09-22
(31)【優先権主張番号】202011308346.X
(32)【優先日】2020-11-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.TWEEN
(71)【出願人】
【識別番号】520022540
【氏名又は名称】中国計量大学
(74)【代理人】
【識別番号】100088063
【弁理士】
【氏名又は名称】坪内 康治
(72)【発明者】
【氏名】王正亮
(72)【発明者】
【氏名】兪暁平
(72)【発明者】
【氏名】付賢樹
【テーマコード(参考)】
2B121
4H011
4H045
【Fターム(参考)】
2B121AA11
2B121CC02
2B121CC39
4H011AC01
4H011BB21
4H045AA10
4H045AA30
4H045BA10
4H045CA51
4H045DA56
4H045EA06
4H045FA74
4H045HA05
(57)【要約】 (修正有)
【課題】化学的防除法による、ヒト、家畜、畑や水田など生態系の汚染や、生態系の破壊、汚染物の残留を克服し、汚染ゼロである、害虫抑制機構となる抗虫遺伝子、生物防除真菌及び方法を提供する。
【解決手段】抗虫遺伝子であるNlserpin1遺伝子、コガネムシ緑僵病菌ゲノムに導入したNlserpin1遺伝子の発現カセット、発現カセットで形質転換したコガネムシ緑僵病菌を提供する。
【効果】Nlserpin1遺伝子は、コガネムシ緑僵病菌の水稲害虫に対する毒性を顕著に増強する。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
抗虫遺伝子であって、前記抗虫遺伝子はNlserpin1遺伝子であり、前記抗虫遺伝
子はコガネムシ緑僵病菌の水稻害虫に対する毒性を増強可能であり、前記Nlserpi
n1遺伝子のヌクレオチド配列はSEQ ID NO.1に示されることを特徴とする前
記抗虫遺伝子。
【請求項2】
前記Nlserpin1遺伝子のヌクレオチド配列コードのアミノ酸配列はSEQ ID
NO.2に示されることを特徴とする請求項1に記載の抗虫遺伝子。
【請求項3】
請求項1または2に記載のNlserpin1遺伝子の発現カセットを有効的発現するた
めにコガネムシ緑僵病菌ゲノムに導入することを含むことを特徴とする殺虫真菌毒性を増
強する方法。
【請求項4】
Nlserpin1遺伝子フラグメントを真菌発現白ターpAN52-1N中にクローン
し、アスペルギルス・ニデュランスのグリセルアルデヒド-3-りん酸デヒドロゲナーゼ
遺伝子のプロモータPgpdAとターミネータTtrpCの間に位置させてpAN52-
Nlserpin1を獲得するステップと、pET29b-BarプラスミドをXbaI
単一酵素により切断し、切断したグルホシネート耐性遺伝子barの発現エレメントPg
pdA-bar-TtrpCを同じくXbaI単一酵素により切断し且つ脱リン酸化され
たpAN52-Nlserpin1中に導入し、スクリーンしてNlserpin1とb
ar遺伝子の両発現フレーム方向相同のバイナリーベクタープラスミドを獲得し、前記バ
イナリーベクタープラスミドをHindIIIにより線形化し、その後PEG媒介融合の
プロトプラスト形質転換によりコガネムシ緑僵病菌野生株中に導入するステップと、およ
び、前記Nlserpin1遺伝子はコガネムシ緑僵病菌のビイロウンカに対する毒性を
顕著に増強可能であるステップとを、含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は生物防除の分野に関するものであり、具体的には、抗虫遺伝子及びその用途に関
する。
【背景技術】
【0002】
水稲は、重要な食糧作物であり、世界の諸国では、農業生産と国民生活の中で重要な地位
を占めている。稲生産を確保するためには、害虫の予防法と対処法が第1である。ところ
で、ビイロウンカ(Nilaparvata lugens Stal)は、特にアジア
諸国では、最も主要な水稻害虫の1つであり、稲汁を吸い、卵を産み、稲組織を破壊し、
乾かせ倒伏させ、それだけでなく、水稲ウイルス病を蔓延させ、稲収量を大きく失うこと
がある。
【0003】
現在、ビイロウンカの防除は、抗虫稲種の開発と化学殺虫剤の応用という2つの重要な手
段が用いられている。その中、抗虫種の利用は、往々にしてビイロウンカの快速破壊性と
ハイレベルの変異がために、耐用年数が短縮され、長時間的サイクル、高コストであると
いう欠陥がある。化学殺虫剤の持続的かつ大量の使用は、ビロウカノンの耐薬性をレベル
アップさせるだけでなく、環境や非標的生物に対して深刻な危害も及ぼすことがある。一
方では、微生物農薬は、賞味期間が長く、分解されやすく、環境にやさしく、害虫に薬剤
耐性を発生させ難いなどの利点を踏まえ、害虫の生物学的防除において広く使われている
。この中では、生物防除緑僵病菌は、ビイロウンカの防除に潜在能力を持つものであると
、確認されている。ところが、ビイロウンカの発病力は、環境や、宿主昆虫自身の防御メ
カニズムなどの多くの要素に影響されるので、その殺虫速率が遅い。このようなタイムラ
グ効果が故に、ビイロウンカの生物防御能力上で大幅に割引き、大規模な応用普及におい
て重要な制限要因である。そのため、化学殺虫剤の使用を効果的に減らし、抗虫稲類の使
用年限を遅らせ、また微生物農薬の応用規模を拡大できる新たな防除法を求め得ることは
、ビイロウンカコントロールの事業展開において肝心なところである。
【0004】
生物防除真菌の発病メカニズムおよび分子生物学の深遠な研究にともなって、遺伝子工学
上で生物防除真菌を遺伝子改造することによって、菌株毒性を強めたエンジニア菌の構築
では大きな進展を遂げた。これによって、新たな適用可能な遺伝子資源、特に菌虫相互作
用への関与で宿主免疫制御を可能にさせる遺伝子の発掘は、真菌制剤の改良において新た
な研究方向を提供している。
【発明の概要】
【0005】
本発明の目的は従来の技術における欠陥を克服するために、抗虫遺伝子及びその用途を提
供することである。
【0006】
抗虫遺伝子であって、前記抗虫遺伝子はNlserpin1遺伝子であり、前記抗虫遺伝
子はコガネムシ緑僵病菌の水稻害虫に対する毒性を顕著に増強可能であり、前記Nlse
rpin1遺伝子のヌクレオチド配列はSEQ ID NO.1に示されることを特徴と
する前記抗虫遺伝子である。
【0007】
好ましくは、前記Nlserpin1遺伝子のヌクレオチド配列コードのアミノ酸配列は
SEQ ID NO.2に示される。
【0008】
好ましくは、請求項1または2に記載のNlserpin1遺伝子の発現カセットを有効
的発現のためにコガネムシ緑僵病菌ゲノムに導入する。
【0009】
好ましくは、Nlserpin1遺伝子フラグメントを真菌発現白ターpAN52-1N
中にクローンし、アスペルギルス・ニデュランスのグリセルアルデヒド-3-りん酸デヒ
ドロゲナーゼ遺伝子のプロモータPgpdAとターミネータTtrpCの間に位置させて
pAN52-Nlserpin1を獲得することと、pET29b-Barプラスミドを
XbaI単一酵素により切断し、切断したグルホシネート耐性遺伝子barの発現エレメ
ントPgpdA-bar-TtrpCを同じくXbaI単一酵素により切断し且つ脱リン
酸化されたpAN52-Nlserpin1中に導入し、スクリーンしてNlserpi
n1とbar遺伝子の両発現フレーム方向相同のバイナリーベクタープラスミドを獲得し
、前記バイナリーベクタープラスミドをHindIIIにより線形化し、その後PEG媒
介融合のプロトプラスト形質転換によりコガネムシ緑僵病菌野生株中に導入することと、
および、前記Nlserpin1遺伝子はコガネムシ緑僵病菌のビイロウンカに対する毒
性を顕著に増強可能である。
【0010】
本発明は、従来の技術に比べて、以下の技術効果を有する。
1)本研究は、ビイロウンカの免疫負制御のファクターであるNlserpin1遺伝子
を研究対象とし、クローン鑑定および生物学的情報の分析を行うのであった。qRT-P
CRによってその時空的発現規律および病原性真菌の誘導発現モードを分析し、真菌発現
ベクターを構築し、PEG媒介融合のプロトプラスト形質転換によりコガネムシ緑僵病菌
を導入することによって、ビイロウンカ毒性を著しく強めた超発現Nlserpin1の
遺伝子組換え菌株を獲得した。
2)汚染ゼロである。従来で使用される化学的防除法は、害虫に一定の抑制効果があるが
、ひと、畜、はたけや水田などの生態系に汚染をもたらし、生態系を破壊し、汚染物が残
されてしまうことがある。本発明の害虫抑制機構及びその方法は、この不都合を克服する
ことができる。
3)本発明はビイロウンカの免疫負制御のファクターであるNlserpin1遺伝子を
研究対象とし、クローン鑑定と生物学的情報分析を行って、殺虫真菌の遺伝改良に新らな
策略と遺伝子資源を提供している。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】コガネムシ緑僵病菌野生株によりビイロウンカ成虫を汚染した後におけるNlserpin1の誘導発現モードを示す図である(横軸は接種時間であり、縦軸は相対発現量である)。
【
図2】Nlserpin1超発現菌株のスクリーンおよび鑑定を示す図である(
図2(B)横軸はトゥランスフォーメイションであり、縦軸は相対発現量である)。
【
図3】野生株と超発現株MaT6の菌糸成長(A)と胞子形成量(B)を示す図である。
【
図4】野生株と超発現株MaT6のビイロウンカ毒性に関するタイム-デス率の模擬グラフおよび致死中時LT
50を示す図である(
図4(A)横軸は接種後日数であり、縦軸は累積死亡率である)。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、図面とともに本発明をさ
らに詳細に説明する。
【0013】
本発明に記載の遺伝子とタンパク質は、特定の例示配列を含む以外、前記特定に例示した
タンパク質の除草剤耐性活性の特徴を保存した一部及び/断片(タンパク質全体に比べ内
部及び/又は末端が欠失した)、変異体、突然変異体、置換物(アミノ酸を置換するタン
パク質)、キメラ、融合タンパク質も含む。前記「変異体」又は「変異」とは、同一のタ
ンパク質をコーディングする又は除草剤耐性活性を有する等価タンパク質をコーディング
するヌクレオチド配列を指す。前記「等価タンパク質」とは、請求項のタンパク質と同一
又は基本的に同一の除草剤トレランスの生物活性を有するタンパク質を指す。
【0014】
本発明に記載の「抗虫」は、標的昆虫成長発育繁殖に対し抑制作用を持つことである。具
体的には、標的昆虫はビイロウンカである。
【0015】
本発明に記載の「超発現株」、「超発現株MaT6」、「MaT6」はみな同一真菌株を
指す。
【0016】
本発明に記載の遺伝子とタンパク質は、特定の例示配列を含む以外、前記特定に例示した
タンパク質の除草剤耐性活性の特徴を保存した一部及び/断片(タンパク質全体に比べ内
部及び/又は末端が欠失した)、変異体、突然変異体、置換物(アミノ酸を置換するタン
パク質)、キメラ、融合タンパク質も含む。前記「変異体」又は「変異」とは、同一のタ
ンパク質をコーディングする又は除草剤耐性活性を有する等価タンパク質をコーディング
するヌクレオチド配列を指す。前記「等価タンパク質」とは、請求項のタンパク質と同一
又は基本的に同一の除草剤トレランスの生物活性を有するタンパク質を指す。
【0017】
本発明に記載のDNA分子またはタンパク配列の「フラグメント」若しくは「短化切断」
は、元DNAまたはタンパク配列(ヌクレオチドまたはアミノ酸)の一部やその人為的改
造形態(例えば植物発現に適合な配列)をさし、前記配列の長度は変化することがあるが
、抗虫活性を有し得るタンパクまたはポリペプチドを確保(コード)できる十分な長度で
ある。
【0018】
セリンプロテアーゼ阻害剤(serine protease inhibitor,s
erpin)は、昆虫の体内に広く存在している構造が保存的で、機能が多様なプロテア
ーゼ阻害剤のスーパーファミリーであり、主にセリンプロテナーゼのプロテアーゼカスケ
ード反応を抑制することによって、トールシグナル伝達経路(Toll signali
ng pathway)とプロフェノールオキシダーゼ活性化経路(prophenol
oxidase activating pathway)を負制御して、宿主の外来侵
入物に対する防御レスポンスをを減少させる。
【0019】
実施例1
受験ビイロウンカコロニーは、本試験室で保存し構築したものであった。人工気候室内(
温度24±1℃、光のサイクル16L:8D、相対湿度70%±5%)でTN1水稻苗を
持って飼育し維持されたコロニーであった。コガネムシ緑僵病(Metarhizium
anisopliae)野生株はPDA(ジャガイモデキストロース寒天培地)斜面上
で4℃にて保存、25℃で培養、世代をこえて継承とした。
ビイロウンカRNAを抽出し、cDNA合成した。具体的には、ビイロウンカ5歳若虫1
0個を取ってすり鉢中に置いて液体窒素で研磨し均質にさせた。Trizol法によって
ビイロウンカ全RNAを抽出し、微量紫外分光度計(NanoDrop ND-2000
(米))と寒天ゲル電気泳動でRNAの質量と濃度を測定した。検査合格したRNAをモ
ジュールとし、Prime Script(TM)1
st Strand cDNA Sy
nthesis Kit(TaKaRa(JP))試験キットを用いて、手順書に従って
cDNAを合成し、-20℃で保存した。
セリンプロテアーゼ阻害剤serpin1遺伝子のタンパク配列を検索源とし、ビイロウ
ンカゲノムデータベース中でローカールBlastPによってホモロジー配列検索を行い
、1つの予測タンパクを取得し、Nlserpin1と名付けた。PrimerPrem
ier5によってNlserpin1増幅プライマーを下記のように設計した。
実施例1に記載のビイロウンカcDNAをモジュールとし、PCR増幅を行った。PCR
増幅系は、cDNAモジュールは1μL、dNTPs(10mmol/L)は2μL、順
逆方向のプライマー(10μmol/L)はそれぞれ0.5μL、10×バッファー(M
g
2+を含む)は2.5μL、LATaq酵素は0.25μL、ddH
2Oは25μLま
で補充とした。増幅工程は、94℃で5min予め変性、94℃で30s変性、60℃3
0sアニーリング、72℃で1.5min伸長、35サイクル、そして72℃で7min
伸長とした。PCR反応が終わったら、1.5%のアガロースゲルで反応産出物の数と分
子量を電気泳動で検出した。
目標増幅産出物を割りゴムで回収し、pMD18-Tベクター(TaKaRa(JP))
に接種し、大腸菌Escherichiacoli DH5α感受性細胞中に転化し、陽
性トゥランスフォーメイションを上海生物工程有限公司に送ってシーケンシングを頼ん
増幅した産出物は、シーケンシングを行った結果は、ビイロウンカのNlserpin1
遺伝子cDNA配列全長は1269bp(SEQ ID NO:1に示される)、コード
アミノ酸は422個(SEQ ID NO.2に示される)、コードアミノ酸分子量は4
7.65 kD、等電点は6.73であった。
【0020】
実施例2
コガネムシ緑僵病菌野生株(以下、野生株と称される)の分生子胞子懸濁液スプレー法に
よりビイロウンカ成虫に接種し、異なる時間で誘導したビイロウンカNlserpin1
の発現量を検出した。具体的には、野生株分生子胞子を0.02%ツイーン(Tween
)-80水溶液により5×10
7個/mL濃度の懸濁液を調製し、スプレー法によりビイ
ロウンカ若虫に接種した(接種体積は1mL、3ロット、かつロットごとは100個)。
相同体積で接種した0.02%Tween-80水溶液を対照とした。それぞれ0時間(
未接種)、接種後6、12、24と48時間の後に虫体を収集し、75%のアルコールで
虫体表面を3回消毒し、毎回は3分時間とし、そして無菌蒸留水により5回洗浄し、虫体
を干させて予備用とした。Nlserpin1遺伝子cDNA配列によって一対の定量P
CRプライマーを下記のように設計した。
サンプルRNAの抽出とcDNAの合成工程は実施例1と同様である。qRT-PCR分
析はSYBR
R PremixExTaqTMII試験キットを用いた。反応系は、2×
SYBR
R Premix Ex TaqTMII10μL、上下流プライマー(10μ
mol/L)はそれぞれ1μL、適量希釈したcDNA2μLとddH
2O6μLとし、
20μL反応系であった。増幅工程は、95℃で30s予め変性、そして40増幅サイク
ルに(95℃で5s変性、60℃で34sアニーニング)進入とした。融解グラフは、9
5℃15s、60℃1min、95℃15sとした。ビイロウンカβ-Actin遺伝子
を内部標準をとした。増幅プライマーは下記のとおりであった。
反応系と工程は上記と同様であった。各試験は3回生物学的および3回技術的リピートを
行った。Nlserpin1遺伝子の病原性真菌に接種した異なる時間誘導後における相
対発現量は2
-ΔΔCtとし計算され、0.02%Tween-80接種グループの発現
量を基数とし、その値は1とした。対照グループ(未接種)と対比すると、48時間内で
野生株誘導Nlserpin1発現量はいずれも顕著な降下トレントを呈した(P<0.
05)。野生株接種の6時間後に、Nlserpin1発現量が最低であり、ただ対照の
41.7%となった。誘導からの24時間と48時間後に、その発現量が対照の63.8
%と76.4%となり、いずれも対照グループとの相違が顕著なレベルになった(P<0
.05)。具体的結果は
図1に示される。
【0021】
実施例3
NcoI/BamHIで消化したNlserpin1遺伝子フラグメントを真菌発現白タ
ーpAN52-1N中にクローンし、アスペルギルス・ニデュランスのグリセルアルデヒ
ド-3-りん酸デヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモータPgpdAとターミネータTtrp
Cの間に位置させてpAN52-Nlserpin1を形成した。pET29b-Bar
プラスミドをXbaI単一酵素により切断し、切断したグルホシネート(PPT)耐性遺
伝子barの発現エレメントPgpdA-bar-TtrpCを同じくXbaI単一酵素
により切断し且つ脱リン酸化されたpAN52-Nlserpin1中に導入し、スクリ
ーンしてNlserpin1とbar遺伝子の両発現フレーム方向相同のクローンを取得
し、そうすれば成功的に標的遺伝子と耐性標記遺伝子を含むバイナリーベクタープラスミ
ドpAN52-Nlserpin1-Barを構築できた。該プラスミドをHindII
Iにより線形化し、その後、PEG媒介融合のプロトプラスト形質転換によりコガネムシ
緑僵病菌野生株中に導入した。
選択的プレート上で8個の成長が良かったトゥランスフォーメイションをランダムにピッ
クアップし培養し、菌糸体ゲノムDNAを抽出し、2回のPCR鑑定を行なって、それぞ
れNlFAF1とbar遺伝子の存在鑑定を行なった。具体的には、8個の成長および胞
子形成が良かったトゥランスフォーメイションをランダムにピックアップして、ガラスペ
ーパーを敷いたSDAYプレート上に分生子胞子を均一に塗布し、25℃で3日培養した
後、CATB法により菌糸体ゲノムDNAを抽出し、PCR鑑定を行なった。各トゥラン
スフォーメイションのゲノムDNAをモジュールとし、まずbar遺伝子のプライマーで
ある、Bar-F:5´-AGAACGACGCCCGGCCGACAT-3;Bar-
R:5´-CTGCCAGAAACCCACGTCATGC-3´を用いて、PCR反応
を行なって、barのゲノム中における存在鑑定を行なった。そしてbar遺伝子陽性の
トゥランスフォーメイションゲノムをモジュールとし、NlFAF1遺伝子によりプライ
マーである、iS1F:5´- TCTTCTTCTCGCCTCACAGC -3´;
iS1R:5´- CGAACTTGGGAATGGACACC-3´を用いて、PCR
増幅反応を行なって、ゲノム中におけるNlserpin1遺伝子の存在鑑定を行なった
。
上記bar遺伝子とNlserpin1遺伝子PCR増幅系は、cDNAモジュールは1
μL、dNTPs(10mmol/L)は2μL、順逆方向のプライマー(10μmol
/L)はそれぞれ0.5μL、10×バッファー(Mg
2+含有)は2.5μL、LaT
aq酵素は0.25μL、ddH
2Oは25μLまで補充とした。増幅反応工程は、94
℃で予め5min変性、そして35増幅サイクル(毎サイクルは順次に94℃で30s変
性、60℃で30sアニーリング、72℃で45s伸長)に進入、サイクルが終わったら
再び72℃で7min伸長とした。
得られた6個の陽性トゥランスフォーメイションの全RNAは逆転写を行った。具体的に
は、qRT-PCR法によりNlserpin1遺伝子の相対転写発現レベルの測定をし
た。TRIzol法により上記PCRにおいて双陽性トゥランスフォーメイションと鑑定
したRNAを抽出し、PrimeScript
R RT reagent Kit試験キ
ットによってcDNAに逆転写した。逆転写系は、4μL2×PrimeScript
R
緩衝液、1μL・50μMのOligo dT Primer、1μL・100μMのR
andom 6 mers Primer、1μLのPrimeScript
R RT
Enzyme MixIの逆転写酵素、および2μLの全RNA、そして再蒸留水で20
μLまで補充とした。逆転写反応工程は、まず37℃で15min反応、再び85℃で5
s逆転写酵素失活とした。qRT-PCR分析はSYBR
R Premix Ex Ta
q
TMII試験キットを用いた。反応はリアルタイムで定量PCRすなわちMaster
cycler
R ep realplex(Eppendorf,Hamburg,Ge
rmany)上でなされた。qRT-PCR系は、2×SYBR
R Premix Ex
Taq
TMII10μL、10μMの上下流検測プライマーはそれぞれ1μL(前記「
1.4」のqS1F/qS1Rと同様)、および2μL適量希釈したcDNA、そして再
蒸留水で20μLまで補充とした。増幅工程は、95℃で30s予め変性、そして40増
幅サイクル(95℃で5s変性、60℃で34sアニーリング)に進入とした。融解グラ
フは95℃15s、60℃1min、95℃15sであった。18S rRNAを内部標
準とし、増幅プライマーは18SF:TGGTTTCTAGGACCGCCGTAA;1
8SR:CCTTGGCAAATGCTTTCGCとした。反応系と工程は上記と同様で
あった。2
-ΔΔCt法により異なるトゥランスフォーメイション中におけるNlser
pin1遺伝子の相対発現量を算出し、Nlserpin1遺伝子転写発現レベルが最高
の陽性トゥランスフォーメイションをピックアップして次の試験用とした。
その結果は、遺伝子barとNlserpin1は6個のトゥランスフォーメイション中
で同時に検出可能であり、6個の陽性トゥランスフォーメイションをSDAYプレート上
で4日培養した場合、その菌糸中にともにNlserpin1発現があった(
図2に示さ
れる)。
図2(A)は、超発現トゥランスフォーメイションT1-T8中におけるNls
erpin1とbar遺伝子のPCR鑑定を示す(ただしMは100bp分子量のMar
ker)。
図2(B)は、超発現陽性トゥランスフォーメイションにおけるNlserp
in1遺伝子の転写発現レベルを示す(コラム図における異なる小文字は値間差異の顕著
さ(P<0.05)が示される)。T6トゥランスフォーメイション中におけるNlse
rpin1の転写発現量が最高で、該菌株はMaT6と名付けて、超発現株であった。
【0022】
実施例4
<超発現株MaT6の表現型分析及毒性測定>
1)菌落成長速率の測定
野生株と超発現株の分生子胞子を0.02%ツイーン80によりそれぞれ1×10
7個/
mL懸濁液を調製し、200μL取ってPDAプレート上に塗布し、25℃で3日培養し
、その後パンチャーにより5mm直径の菌コロニーブロックを切り取り、それぞれPDA
培地プレート上に接種し、25℃で持続的に8日培養した。毎日、十字法(crossi
ng method)により菌コロニー直径を測定し撮影した。菌糸成長データは
図3(
A)に示される。その結果は、PDAプレート上で成長していた時は、MaT6と野生株
の菌コロニー直径は大きな差異がなかったとわかった。
2)胞子形成潜在性の測定
具体的には、野生株と超発現株の分生子胞子を0.02%ツイーン80によりそれぞれ1
×10
7個/mLの胞子懸濁液を調製し、200μL取ってそれぞれPDAプレート上に
塗布し、25℃で7日培養し、パンチャーにより0.6mm直径の菌糸円片を切り取って
、1mLの0.02%ツイーン80中に入れ、渦振動して均一に混合させた後、顕微鏡で
胞子濃度の計算を行った。胞子形成量のデータは
図3(B)に示される。その結果は、P
DAプレート上で8日培養した後は、MaT6の胞子形成量は3.02×10
8個/cm
2であり、野生株の胞子形成量(3.07×10
8個/cm
2)に比べて顕著な変化がな
かったとわかった。
野生株と超発現株MaT6の菌糸成長と胞子形成量の比較分析結果は、
図3に示される。
図3によれば、Nlserpin1遺伝子超発現は、超発現菌株の菌糸成長と胞子形成の
プロセスを影響しなかったと分かった。
3)毒性測定
野生株と超発現株の分生子胞子懸濁液(1×10
7個/mL)をそれぞれPDAプレート
上に塗布し、持続的に7日培養した後、分生子胞子粉を掻き取って20mL0.02%ツ
イーン80溶液が入れたバッフルドフラスコ中に移し、充分に振動させ、シェークして分
生子胞子を均一に配布させるようにした。顕微鏡によって血球数板で観察し、胞子数と濃
度を計数し、0.02%ツイーン80溶液によってそれぞれを濃度1×10
6、1×10
7と1×10
8個/mLの胞子懸濁液に調製した。
予め用意した稲苗を取って、毎カップの稲苗にビイロウンカ成虫40個を接種し、1mL
の各濃度胞子液を吸い取って、スプレー法によって成虫を処理し、スプレー後に試験虫の
逃しを防止するためにカップエッジに穴を刺してあるプラスティック蓋を覆った。各濃度
ごとに3回繰り返しとして、1mL0.02%ツイーン80溶液を対照とした。25℃、
14L:10D条件下で飼育し、1日ずつ定時的に観察し、死亡率を記録し、持続的に1
0日観察しながら、適時に虫死体を移出して25℃温度で置いて保湿培養し、虫死体の表
面で生み出した菌コロニーの特徴によって真菌致死の発病率を確知した。実際の接種剤分
は稲苗旁らに置かれるカバーガラス(20×20mm)によって胞子を収集し、メダン染
色した後、顕微鏡で胞子数を観察した。これによって、ビイロウンカ及び水稲の葉上に沈
んだ胞子付着量を胞子数として標準化できた。
超発現菌株MaT6と野生株のビイロウンカに関するパラレル生物測定の結果は、MaT
6のビイロウンカ成虫に対する毒性は、野生菌株Ma456より著しく高かった。ビイロ
ウンカ成虫の、MaT3とMa456分生子胞子(1×10
8個胞子/mL)が接種した
後におけるデス率と接種後の時間は正の相関を呈し、菌スプレー後の時間の増加につれて
累計デス率が増加するようであった。MaT6の7日目に引き起こした累計デス率はそれ
ぞれ74.7%であったが、対照菌株は約59.2%であった。虫死体は保湿培養された
後、全部典型的な感染による致死的症状が発見した。MaT6および野生株のビイロウン
カ成虫に対する毒性測定データの確率分析によれば、受け取られ得るタイム-デス率のモ
ーデルを模擬した。超発現株MaT3と野生株Ma456のビイロウンカに対する毒性の
タイム-デス率模擬グラフおよび致死時間LT
50は、具体的に
図4に示される。ここで
、CKは空白対照グループ(0.02%ツイーン80処理)。分析の結果は、MaT6の
ビイロウンカ成虫に対する毒性が顕著に上昇し、半分致死時間LT
50は3.6日であり
、対照野生株Ma456と比べて1.5日早かった、とわかった。
【0023】
配列表
<110> 中国計量大学
<120> 抗虫遺伝子及びその用途
<160> 2
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 2
<211> 1269
<212> DNA/RNA
<213> Nilaparvata lugens
<400> 2
atgatgatac tgtggatgtg tgtagttgcg gttactctac cagttttcac caaccaacaa 60
tgtctcacca aagatgactc gaagccttca accgacccgc aagcaaggct ggctctgttc 120
agaggccaac aggagttcag cctggcaatg ctgcagacgg tgaaccacat gtacccgaac 180
cagaacatct tcttctcgcc tcacagcatc taccaggcaa tgttgttgtc ctactttgtc 240
gccgccaatc acaccgaagc ctccattaag aaggccatct tcctgcccaa gcaacaggat 300
aagttgagta ctatgcaggc ttacaggttg gagaaattct tccaaagcat gcgattggtc 360
aacggatctg acagctatga actgcgcagt gctaaccgac tatttgtctc acaacagcag 420
aaggtgaagg agtgcatgct ggagctgttc aaggacgagg tgcagcaggt ggatttcgcc 480
aagtcagcag aatcggcgcg agtgatcaac cagtgggtgg ccaaccagac caggaacaac 540
attaaggagt tgatacctga aggcagtatt agcgagacaa cacaactcat actgacaaat 600
gcggcctact tcaagggact atggaagtca aagttcttga aatccaactc ccgaaaggag 660
atcttctaca ttaacagttc taaaaacgcg tttgttacca tgatgagaca gaagggaaca 720
ttcaatcatg ccgtatcaga acaactagga gcccacatcc tggagctgcc ttacaaaggt 780
gatgacgtca gcatgtttgt cctacttcct ccctttgcca gtccgtcagg tatcaccaac 840
atcctaaagc ggttgaccct gaagactctg cacgagatca tagacgaaga cagcatgatt 900
ccgcgtgccg tcgaggtgtc cattcccaag ttcgaggttg aaaagtctat cgagttggtc 960
cagatcctga cctcgttcgg catcgacatg ttcgaagaca ctgccgacct gtcgtcgctg 1020
accgatgcga ccggcccgcg tgtgcgattc accgacgccg tgcacaaggc gcgactccag 1080
gtggacgagg acggcacaac cgccgcagct gcgactgccg ttctgtcgtt caggtcgtca 1140
cgaccgctcg atccggcaca gttcatttgc aaccatccgt ttgtctacat catctacgac 1200
aaggtcgcac aggttgtgct gttcaccggg gtgtatagca cgcctgaagg cggtaatgaa 1260
gctcagtaa 1269
<210> 2
<211> 422
<212> PRT
<213> Nilaparvata lugens
<400> 2
Met Met Ile Leu Trp Met Cys Val Val Ala Val Thr Leu Pro Val Phe
1 5 10 15
Thr Asn Gln Gln Cys Leu Thr Lys Asp Asp Ser Lys Pro Ser Thr Asp
20 25 30
Pro Gln Ala Arg Leu Ala Leu Phe Arg Gly Gln Gln Glu Phe Ser Leu
35 40 45
Ala Met Leu Gln Thr Val Asn His Met Tyr Pro Asn Gln Asn Ile Phe
50 55 60
Phe Ser Pro His Ser Ile Tyr Gln Ala Met Leu Leu Ser Tyr Phe Val
65 70 75 80
Ala Ala Asn His Thr Glu Ala Ser Ile Lys Lys Ala Ile Phe Leu Pro
85 90 95
Lys Gln Gln Asp Lys Leu Ser Thr Met Gln Ala Tyr Arg Leu Glu Lys
100 105 110
Phe Phe Gln Ser Met Arg Leu Val Asn Gly Ser Asp Ser Tyr Glu Leu
115 120 125
Arg Ser Ala Asn Arg Leu Phe Val Ser Gln Gln Gln Lys Val Lys Glu
130 135 140
Cys Met Leu Glu Leu Phe Lys Asp Glu Val Gln Gln Val Asp Phe Ala
145 150 155 160
Lys Ser Ala Glu Ser Ala Arg Val Ile Asn Gln Trp Val Ala Asn Gln
165 170 175
Thr Arg Asn Asn Ile Lys Glu Leu Ile Pro Glu Gly Ser Ile Ser Glu
180 185 190
Thr Thr Gln Leu Ile Leu Thr Asn Ala Ala Tyr Phe Lys Gly Leu Trp
195 200 205
Lys Ser Lys Phe Leu Lys Ser Asn Ser Arg Lys Glu Ile Phe Tyr Ile
210 215 220
Asn Ser Ser Lys Asn Ala Phe Val Thr Met Met Arg Gln Lys Gly Thr
225 230 235 240
Phe Asn His Ala Val Ser Glu Gln Leu Gly Ala His Ile Leu Glu Leu
245 250 255
Pro Tyr Lys Gly Asp Asp Val Ser Met Phe Val Leu Leu Pro Pro Phe
260 265 270
Ala Ser Pro Ser Gly Ile Thr Asn Ile Leu Lys Arg Leu Thr Leu Lys
275 280 285
Thr Leu His Glu Ile Ile Asp Glu Asp Ser Met Ile Pro Arg Ala Val
290 295 300
Glu Val Ser Ile Pro Lys Phe Glu Val Glu Lys Ser Ile Glu Leu Val
305 310 315 320
Gln Ile Leu Thr Ser Phe Gly Ile Asp Met Phe Glu Asp Thr Ala Asp
325 330 335
Leu Ser Ser Leu Thr Asp Ala Thr Gly Pro Arg Val Arg Phe Thr Asp
340 345 350
Ala Val His Lys Ala Arg Leu Gln Val Asp Glu Asp Gly Thr Thr Ala
355 360 365
Ala Ala Ala Thr Ala Val Leu Ser Phe Arg Ser Ser Arg Pro Leu Asp
370 375 380
Pro Ala Gln Phe Ile Cys Asn His Pro Phe Val Tyr Ile Ile Tyr Asp
385 390 395 400
Lys Val Ala Gln Val Val Leu Phe Thr Gly Val Tyr Ser Thr Pro Glu
405 410 415
Gly Gly Asn Glu Ala Gln
420
【手続補正書】
【提出日】2021-07-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
抗虫遺伝子であって、前記抗虫遺伝子はNlserpin1遺伝子であり、前記抗虫遺伝
子はコガネムシ緑僵病菌の水稻害虫に対する毒性を増強可能であり、前記Nlserpi
n1遺伝子のヌクレオチド配列はSEQ ID NO.1に示され、前記Nlserpi
n1遺伝子のヌクレオチド配列コードのアミノ酸配列はSEQ ID NO.2に示され
、コードアミノ酸は422個であり、コードアミノ酸分子量は47.65kD、等電点は
6.73であり、Nlserpin1遺伝子の発現カセットを有効的発現するためにコガ
ネムシ緑僵病菌ゲノムに導入することを含む、
ことを特徴とする抗虫遺伝子。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は生物防除の分野に関するものであり、具体的には、抗虫遺伝子及びその用途に関
する。
【背景技術】
【0002】
水稲は、重要な食糧作物であり、世界の諸国では、農業生産と国民生活の中で重要な地位
を占めている。稲生産を確保するためには、害虫の予防法と対処法が第1である。ところ
で、トビイロウンカ(Nilaparvata lugens Stal)は、特にアジ
ア諸国では、最も主要な水稻害虫の1つであり、稲汁を吸い、卵を産み、稲組織を破壊し
、乾かせ倒伏させ、それだけでなく、水稲ウイルス病を蔓延させ、稲収量を大きく失うこ
とがある。
【0003】
現在、トビイロウンカの防除は、抗虫稲種の開発と化学殺虫剤の応用という2つの重要な
手段が用いられている。その中、抗虫種の利用は、往々にしてトビイロウンカの快速破壊
性とハイレベルの変異がために、耐用年数が短縮され、長時間的サイクル、高コストであ
るという欠陥がある。化学殺虫剤の持続的かつ大量の使用は、ビロウカノンの耐薬性をレ
ベルアップさせるだけでなく、環境や非標的生物に対して深刻な危害も及ぼすことがある
。一方では、微生物農薬は、賞味期間が長く、分解されやすく、環境にやさしく、害虫に
薬剤耐性を発生させ難いなどの利点を踏まえ、害虫の生物学的防除において広く使われて
いる。この中では、生物防除緑僵病菌は、トビイロウンカの防除に潜在能力を持つもので
あると、確認されている。ところが、トビイロウンカの発病力は、環境や、宿主昆虫自身
の防御メカニズムなどの多くの要素に影響されるので、その殺虫速率が遅い。このような
タイムラグ効果が故に、トビイロウンカの生物防御能力上で大幅に割引き、大規模な応用
普及において重要な制限要因である。そのため、化学殺虫剤の使用を効果的に減らし、抗
虫稲類の使用年限を遅らせ、また微生物農薬の応用規模を拡大できる新たな防除法を求め
得ることは、トビイロウンカコントロールの事業展開において肝心なところである。
【0004】
生物防除真菌の発病メカニズムおよび分子生物学の深遠な研究にともなって、遺伝子工学
上で生物防除真菌を遺伝子改造することによって、菌株毒性を強めたエンジニア菌の構築
では大きな進展を遂げた。これによって、新たな適用可能な遺伝子資源、特に菌虫相互作
用への関与で宿主免疫制御を可能にさせる遺伝子の発掘は、真菌制剤の改良において新た
な研究方向を提供している。
【発明の概要】
【0005】
本発明の目的は従来の技術における欠陥を克服するために、抗虫遺伝子及びその用途を提
供することである。
【0006】
抗虫遺伝子であって、前記抗虫遺伝子はNlserpin1遺伝子であり、前記抗虫遺伝
子はコガネムシ緑僵病菌の水稻害虫に対する毒性を顕著に増強可能であり、前記Nlse
rpin1遺伝子のヌクレオチド配列はSEQ ID NO.1に示されることを特徴と
する前記抗虫遺伝子である。
【0007】
好ましくは、前記Nlserpin1遺伝子のヌクレオチド配列コードのアミノ酸配列は
SEQ ID NO.2に示される。
【0008】
好ましくは、請求項1または2に記載のNlserpin1遺伝子の発現カセットを有効
的発現のためにコガネムシ緑僵病菌ゲノムに導入する。
【0009】
好ましくは、Nlserpin1遺伝子フラグメントを真菌発現白ターpAN52-1N
中にクローンし、アスペルギルス・ニデュランスのグリセルアルデヒド-3-りん酸デヒ
ドロゲナーゼ遺伝子のプロモータPgpdAとターミネータTtrpCの間に位置させて
pAN52-Nlserpin1を獲得することと、pET29b-Barプラスミドを
XbaI単一酵素により切断し、切断したグルホシネート耐性遺伝子barの発現エレメ
ントPgpdA-bar-TtrpCを同じくXbaI単一酵素により切断し且つ脱リン
酸化されたpAN52-Nlserpin1中に導入し、スクリーンしてNlserpi
n1とbar遺伝子の両発現フレーム方向相同のバイナリーベクタープラスミドを獲得し
、前記バイナリーベクタープラスミドをHindIIIにより線形化し、その後PEG媒
介融合のプロトプラスト形質転換によりコガネムシ緑僵病菌野生株中に導入することと、
および、前記Nlserpin1遺伝子はコガネムシ緑僵病菌のトビイロウンカに対する
毒性を顕著に増強可能である。
【0010】
本発明は、従来の技術に比べて、以下の技術効果を有する。
1)本研究は、トビイロウンカの免疫負制御のファクターであるNlserpin1遺伝
子を研究対象とし、クローン鑑定および生物学的情報の分析を行うのであった。qRT-
PCRによってその時空的発現規律および病原性真菌の誘導発現モードを分析し、真菌発
現ベクターを構築し、PEG媒介融合のプロトプラスト形質転換によりコガネムシ緑僵病
菌を導入することによって、トビイロウンカ毒性を著しく強めた超発現Nlserpin
1の遺伝子組換え菌株を獲得した。
2)汚染ゼロである。従来で使用される化学的防除法は、害虫に一定の抑制効果があるが
、ひと、畜、はたけや水田などの生態系に汚染をもたらし、生態系を破壊し、汚染物が残
されてしまうことがある。本発明の害虫抑制機構及びその方法は、この不都合を克服する
ことができる。
3)本発明はトビイロウンカの免疫負制御のファクターであるNlserpin1遺伝子
を研究対象とし、クローン鑑定と生物学的情報分析を行って、殺虫真菌の遺伝改良に新ら
な策略と遺伝子資源を提供している。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】コガネムシ緑僵病菌野生株により
トビイロウンカ成虫を汚染した後におけるNlserpin1の誘導発現モードを示す図である(横軸は接種時間であり、縦軸は相対発現量である)。
【
図2】Nlserpin1超発現菌株のスクリーンおよび鑑定を示す図である(
図2(B)横軸はトゥランスフォーメイションであり、縦軸は相対発現量である)。
【
図3】野生株と超発現株MaT6の菌糸成長(A)と胞子形成量(B)を示す図である。
【
図4】野生株と超発現株MaT6の
トビイロウンカ毒性に関するタイム-デス率の模擬グラフおよび致死中時LT
50を示す図である(
図4(A)横軸は接種後日数であり、縦軸は累積死亡率である)。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、図面とともに本発明をさ
らに詳細に説明する。
【0013】
本発明に記載の遺伝子とタンパク質は、特定の例示配列を含む以外、前記特定に例示した
タンパク質の除草剤耐性活性の特徴を保存した一部及び/断片(タンパク質全体に比べ内
部及び/又は末端が欠失した)、変異体、突然変異体、置換物(アミノ酸を置換するタン
パク質)、キメラ、融合タンパク質も含む。前記「変異体」又は「変異」とは、同一のタ
ンパク質をコーディングする又は除草剤耐性活性を有する等価タンパク質をコーディング
するヌクレオチド配列を指す。前記「等価タンパク質」とは、請求項のタンパク質と同一
又は基本的に同一の除草剤トレランスの生物活性を有するタンパク質を指す。
【0014】
本発明に記載の「抗虫」は、標的昆虫成長発育繁殖に対し抑制作用を持つことである。具
体的には、標的昆虫はトビイロウンカである。
【0015】
本発明に記載の「超発現株」、「超発現株MaT6」、「MaT6」はみな同一真菌株を
指す。
【0016】
本発明に記載の遺伝子とタンパク質は、特定の例示配列を含む以外、前記特定に例示した
タンパク質の除草剤耐性活性の特徴を保存した一部及び/断片(タンパク質全体に比べ内
部及び/又は末端が欠失した)、変異体、突然変異体、置換物(アミノ酸を置換するタン
パク質)、キメラ、融合タンパク質も含む。前記「変異体」又は「変異」とは、同一のタ
ンパク質をコーディングする又は除草剤耐性活性を有する等価タンパク質をコーディング
するヌクレオチド配列を指す。前記「等価タンパク質」とは、請求項のタンパク質と同一
又は基本的に同一の除草剤トレランスの生物活性を有するタンパク質を指す。
【0017】
本発明に記載のDNA分子またはタンパク配列の「フラグメント」若しくは「短化切断」
は、元DNAまたはタンパク配列(ヌクレオチドまたはアミノ酸)の一部やその人為的改
造形態(例えば植物発現に適合な配列)をさし、前記配列の長度は変化することがあるが
、抗虫活性を有し得るタンパクまたはポリペプチドを確保(コード)できる十分な長度で
ある。
【0018】
セリンプロテアーゼ阻害剤(serine protease inhibitor,s
erpin)は、昆虫の体内に広く存在している構造が保存的で、機能が多様なプロテア
ーゼ阻害剤のスーパーファミリーであり、主にセリンプロテナーゼのプロテアーゼカスケ
ード反応を抑制することによって、トールシグナル伝達経路(Toll signali
ng pathway)とプロフェノールオキシダーゼ活性化経路(prophenol
oxidase activating pathway)を負制御して、宿主の外来侵
入物に対する防御レスポンスをを減少させる。
【0019】
実施例1
受験
トビイロウンカコロニーは、本試験室で保存し構築したものであった。人工気候室内
(温度24±1℃、光のサイクル16L:8D、相対湿度70%±5%)でTN1水稻苗
を持って飼育し維持されたコロニーであった。コガネムシ緑僵病(Metarhiziu
m anisopliae)野生株はPDA(ジャガイモデキストロース寒天培地)斜面
上で4℃にて保存、25℃で培養、世代をこえて継承とした。
トビイロウンカRNAを抽出し、cDNA合成した。具体的には、
トビイロウンカ5歳若
虫10個を取ってすり鉢中に置いて液体窒素で研磨し均質にさせた。Trizol法によ
って
トビイロウンカ全RNAを抽出し、微量紫外分光度計(NanoDrop ND-2
000(米))と寒天ゲル電気泳動でRNAの質量と濃度を測定した。検査合格したRN
Aをモジュールとし、Prime Script(TM)1
st Strand cDNA
Synthesis Kit(TaKaRa(JP))試験キットを用いて、手順書に
従ってcDNAを合成し、-20℃で保存した。
セリンプロテアーゼ阻害剤serpin1遺伝子のタンパク配列を検索源とし、
トビイロ
ウンカゲノムデータベース中でローカールBlastPによってホモロジー配列検索を行
い、1つの予測タンパクを取得し、Nlserpin1と名付けた。PrimerPre
mier5によってNlserpin1増幅プライマーを下記のように設計した。
実施例1に記載の
トビイロウンカcDNAをモジュールとし、PCR増幅を行った。PC
R増幅系は、cDNAモジュールは1μL、dNTPs(10mmol/L)は2μL、
順逆方向のプライマー(10μmol/L)はそれぞれ0.5μL、10×バッファー(
Mg
2+を含む)は2.5μL、LATaq酵素は0.25μL、ddH
2Oは25μL
まで補充とした。増幅工程は、94℃で5min予め変性、94℃で30s変性、60℃
30sアニーリング、72℃で1.5min伸長、35サイクル、そして72℃で7mi
n伸長とした。PCR反応が終わったら、1.5%のアガロースゲルで反応産出物の数と
分子量を電気泳動で検出した。
目標増幅産出物を割りゴムで回収し、pMD18-Tベクター(TaKaRa(JP))
に接種し、大腸菌Escherichiacoli DH5α感受性細胞中に転化し、陽
性トゥランスフォーメイションを上海生物工程有限公司に送ってシーケンシングを頼ん
増幅した産出物は、シーケンシングを行った結果は、
トビイロウンカのNlserpin
1遺伝子cDNA配列全長は1269bp(SEQ ID NO:1に示される)、コー
ドアミノ酸は422個(SEQ ID NO.2に示される)、コードアミノ酸分子量は
47.65 kD、等電点は6.73であった。
【0020】
実施例2
コガネムシ緑僵病菌野生株(以下、野生株と称される)の分生子胞子懸濁液スプレー法に
より
トビイロウンカ成虫に接種し、異なる時間で誘導した
トビイロウンカNlserpi
n1の発現量を検出した。具体的には、野生株分生子胞子を0.02%ツイーン(Twe
en)-80水溶液により5×10
7個/mL濃度の懸濁液を調製し、スプレー法により
トビイロウンカ若虫に接種した(接種体積は1mL、3ロット、かつロットごとは100
個)。相同体積で接種した0.02%Tween-80水溶液を対照とした。それぞれ0
時間(未接種)、接種後6、12、24と48時間の後に虫体を収集し、75%のアルコ
ールで虫体表面を3回消毒し、毎回は3分時間とし、そして無菌蒸留水により5回洗浄し
、虫体を干させて予備用とした。Nlserpin1遺伝子cDNA配列によって一対の
定量PCRプライマーを下記のように設計した。
サンプルRNAの抽出とcDNAの合成工程は実施例1と同様である。qRT-PCR分
析はSYBR
R PremixExTaqTMII試験キットを用いた。反応系は、2×
SYBR
R Premix Ex TaqTMII10μL、上下流プライマー(10μ
mol/L)はそれぞれ1μL、適量希釈したcDNA2μLとddH
2O6μLとし、
20μL反応系であった。増幅工程は、95℃で30s予め変性、そして40増幅サイク
ルに(95℃で5s変性、60℃で34sアニーニング)進入とした。融解グラフは、9
5℃15s、60℃1min、95℃15sとした。
トビイロウンカβ-Actin遺伝
子を内部標準をとした。増幅プライマーは下記のとおりであった。
反応系と工程は上記と同様であった。各試験は3回生物学的および3回技術的リピートを
行った。Nlserpin1遺伝子の病原性真菌に接種した異なる時間誘導後における相
対発現量は2
-ΔΔCtとし計算され、0.02%Tween-80接種グループの発現
量を基数とし、その値は1とした。対照グループ(未接種)と対比すると、48時間内で
野生株誘導Nlserpin1発現量はいずれも顕著な降下トレントを呈した(P<0.
05)。野生株接種の6時間後に、Nlserpin1発現量が最低であり、ただ対照の
41.7%となった。誘導からの24時間と48時間後に、その発現量が対照の63.8
%と76.4%となり、いずれも対照グループとの相違が顕著なレベルになった(P<0
.05)。具体的結果は
図1に示される。
【0021】
実施例3
NcoI/BamHIで消化したNlserpin1遺伝子フラグメントを真菌発現白タ
ーpAN52-1N中にクローンし、アスペルギルス・ニデュランスのグリセルアルデヒ
ド-3-りん酸デヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモータPgpdAとターミネータTtrp
Cの間に位置させてpAN52-Nlserpin1を形成した。pET29b-Bar
プラスミドをXbaI単一酵素により切断し、切断したグルホシネート(PPT)耐性遺
伝子barの発現エレメントPgpdA-bar-TtrpCを同じくXbaI単一酵素
により切断し且つ脱リン酸化されたpAN52-Nlserpin1中に導入し、スクリ
ーンしてNlserpin1とbar遺伝子の両発現フレーム方向相同のクローンを取得
し、そうすれば成功的に標的遺伝子と耐性標記遺伝子を含むバイナリーベクタープラスミ
ドpAN52-Nlserpin1-Barを構築できた。該プラスミドをHindII
Iにより線形化し、その後、PEG媒介融合のプロトプラスト形質転換によりコガネムシ
緑僵病菌野生株中に導入した。
選択的プレート上で8個の成長が良かったトゥランスフォーメイションをランダムにピッ
クアップし培養し、菌糸体ゲノムDNAを抽出し、2回のPCR鑑定を行なって、それぞ
れNlFAF1とbar遺伝子の存在鑑定を行なった。具体的には、8個の成長および胞
子形成が良かったトゥランスフォーメイションをランダムにピックアップして、ガラスペ
ーパーを敷いたSDAYプレート上に分生子胞子を均一に塗布し、25℃で3日培養した
後、CATB法により菌糸体ゲノムDNAを抽出し、PCR鑑定を行なった。各トゥラン
スフォーメイションのゲノムDNAをモジュールとし、まずbar遺伝子のプライマーで
ある、Bar-F:5´-AGAACGACGCCCGGCCGACAT-3;Bar-
R:5´-CTGCCAGAAACCCACGTCATGC-3´を用いて、PCR反応
を行なって、barのゲノム中における存在鑑定を行なった。そしてbar遺伝子陽性の
トゥランスフォーメイションゲノムをモジュールとし、NlFAF1遺伝子によりプライ
マーである、iS1F:5´- TCTTCTTCTCGCCTCACAGC -3´;
iS1R:5´- CGAACTTGGGAATGGACACC-3´を用いて、PCR
増幅反応を行なって、ゲノム中におけるNlserpin1遺伝子の存在鑑定を行なった
。
上記bar遺伝子とNlserpin1遺伝子PCR増幅系は、cDNAモジュールは1
μL、dNTPs(10mmol/L)は2μL、順逆方向のプライマー(10μmol
/L)はそれぞれ0.5μL、10×バッファー(Mg
2+含有)は2.5μL、LaT
aq酵素は0.25μL、ddH
2Oは25μLまで補充とした。増幅反応工程は、94
℃で予め5min変性、そして35増幅サイクル(毎サイクルは順次に94℃で30s変
性、60℃で30sアニーリング、72℃で45s伸長)に進入、サイクルが終わったら
再び72℃で7min伸長とした。
得られた6個の陽性トゥランスフォーメイションの全RNAは逆転写を行った。具体的に
は、qRT-PCR法によりNlserpin1遺伝子の相対転写発現レベルの測定をし
た。TRIzol法により上記PCRにおいて双陽性トゥランスフォーメイションと鑑定
したRNAを抽出し、PrimeScript
R RT reagent Kit試験キ
ットによってcDNAに逆転写した。逆転写系は、4μL2×PrimeScript
R
緩衝液、1μL・50μMのOligo dT Primer、1μL・100μMのR
andom 6 mers Primer、1μLのPrimeScript
R RT
Enzyme MixIの逆転写酵素、および2μLの全RNA、そして再蒸留水で20
μLまで補充とした。逆転写反応工程は、まず37℃で15min反応、再び85℃で5
s逆転写酵素失活とした。qRT-PCR分析はSYBR
R Premix Ex Ta
q
TMII試験キットを用いた。反応はリアルタイムで定量PCRすなわちMaster
cycler
R ep realplex(Eppendorf,Hamburg,Ge
rmany)上でなされた。qRT-PCR系は、2×SYBR
R Premix Ex
Taq
TMII10μL、10μMの上下流検測プライマーはそれぞれ1μL(前記「
1.4」のqS1F/qS1Rと同様)、および2μL適量希釈したcDNA、そして再
蒸留水で20μLまで補充とした。増幅工程は、95℃で30s予め変性、そして40増
幅サイクル(95℃で5s変性、60℃で34sアニーリング)に進入とした。融解グラ
フは95℃15s、60℃1min、95℃15sであった。18S rRNAを内部標
準とし、増幅プライマーは18SF:TGGTTTCTAGGACCGCCGTAA;1
8SR:CCTTGGCAAATGCTTTCGCとした。反応系と工程は上記と同様で
あった。2
-ΔΔCt法により異なるトゥランスフォーメイション中におけるNlser
pin1遺伝子の相対発現量を算出し、Nlserpin1遺伝子転写発現レベルが最高
の陽性トゥランスフォーメイションをピックアップして次の試験用とした。
その結果は、遺伝子barとNlserpin1は6個のトゥランスフォーメイション中
で同時に検出可能であり、6個の陽性トゥランスフォーメイションをSDAYプレート上
で4日培養した場合、その菌糸中にともにNlserpin1発現があった(
図2に示さ
れる)。
図2(A)は、超発現トゥランスフォーメイションT1-T8中におけるNls
erpin1とbar遺伝子のPCR鑑定を示す(ただしMは100bp分子量のMar
ker)。
図2(B)は、超発現陽性トゥランスフォーメイションにおけるNlserp
in1遺伝子の転写発現レベルを示す(コラム図における異なる小文字は値間差異の顕著
さ(P<0.05)が示される)。T6トゥランスフォーメイション中におけるNlse
rpin1の転写発現量が最高で、該菌株はMaT6と名付けて、超発現株であった。
【0022】
実施例4
<超発現株MaT6の表現型分析及毒性測定>
1)菌落成長速率の測定
野生株と超発現株の分生子胞子を0.02%ツイーン80によりそれぞれ1×10
7個/
mL懸濁液を調製し、200μL取ってPDAプレート上に塗布し、25℃で3日培養し
、その後パンチャーにより5mm直径の菌コロニーブロックを切り取り、それぞれPDA
培地プレート上に接種し、25℃で持続的に8日培養した。毎日、十字法(crossi
ng method)により菌コロニー直径を測定し撮影した。菌糸成長データは
図3(
A)に示される。その結果は、PDAプレート上で成長していた時は、MaT6と野生株
の菌コロニー直径は大きな差異がなかったとわかった。
2)胞子形成潜在性の測定
具体的には、野生株と超発現株の分生子胞子を0.02%ツイーン80によりそれぞれ1
×10
7個/mLの胞子懸濁液を調製し、200μL取ってそれぞれPDAプレート上に
塗布し、25℃で7日培養し、パンチャーにより0.6mm直径の菌糸円片を切り取って
、1mLの0.02%ツイーン80中に入れ、渦振動して均一に混合させた後、顕微鏡で
胞子濃度の計算を行った。胞子形成量のデータは
図3(B)に示される。その結果は、P
DAプレート上で8日培養した後は、MaT6の胞子形成量は3.02×10
8個/cm
2であり、野生株の胞子形成量(3.07×10
8個/cm
2)に比べて顕著な変化がな
かったとわかった。
野生株と超発現株MaT6の菌糸成長と胞子形成量の比較分析結果は、
図3に示される。
図3によれば、Nlserpin1遺伝子超発現は、超発現菌株の菌糸成長と胞子形成の
プロセスを影響しなかったと分かった。
3)毒性測定
野生株と超発現株の分生子胞子懸濁液(1×10
7個/mL)をそれぞれPDAプレート
上に塗布し、持続的に7日培養した後、分生子胞子粉を掻き取って20mL0.02%ツ
イーン80溶液が入れたバッフルドフラスコ中に移し、充分に振動させ、シェークして分
生子胞子を均一に配布させるようにした。顕微鏡によって血球数板で観察し、胞子数と濃
度を計数し、0.02%ツイーン80溶液によってそれぞれを濃度1×10
6、1×10
7と1×10
8個/mLの胞子懸濁液に調製した。
予め用意した稲苗を取って、毎カップの稲苗に
トビイロウンカ成虫40個を接種し、1m
Lの各濃度胞子液を吸い取って、スプレー法によって成虫を処理し、スプレー後に試験虫
の逃しを防止するためにカップエッジに穴を刺してあるプラスティック蓋を覆った。各濃
度ごとに3回繰り返しとして、1mL0.02%ツイーン80溶液を対照とした。25℃
、14L:10D条件下で飼育し、1日ずつ定時的に観察し、死亡率を記録し、持続的に
10日観察しながら、適時に虫死体を移出して25℃温度で置いて保湿培養し、虫死体の
表面で生み出した菌コロニーの特徴によって真菌致死の発病率を確知した。実際の接種剤
分は稲苗旁らに置かれるカバーガラス(20×20mm)によって胞子を収集し、メダン
染色した後、顕微鏡で胞子数を観察した。これによって、
トビイロウンカ及び水稲の葉上
に沈んだ胞子付着量を胞子数として標準化できた。
超発現菌株MaT6と野生株の
トビイロウンカに関するパラレル生物測定の結果は、Ma
T6の
トビイロウンカ成虫に対する毒性は、野生菌株Ma456より著しく高かった。
ト
ビイロウンカ成虫の、MaT3とMa456分生子胞子(1×10
8個胞子/mL)が接
種した後におけるデス率と接種後の時間は正の相関を呈し、菌スプレー後の時間の増加に
つれて累計デス率が増加するようであった。MaT6の7日目に引き起こした累計デス率
はそれぞれ74.7%であったが、対照菌株は約59.2%であった。虫死体は保湿培養
された後、全部典型的な感染による致死的症状が発見した。MaT6および野生株の
トビ
イロウンカ成虫に対する毒性測定データの確率分析によれば、受け取られ得るタイム-デ
ス率のモーデルを模擬した。超発現株MaT3と野生株Ma456の
トビイロウンカに対
する毒性のタイム-デス率模擬グラフおよび致死時間LT
50は、具体的に
図4に示され
る。ここで、CKは空白対照グループ(0.02%ツイーン80処理)。分析の結果は、
MaT6の
トビイロウンカ成虫に対する毒性が顕著に上昇し、半分致死時間LT
50は3
.6日であり、対照野生株Ma456と比べて1.5日早かった、とわかった。
【0023】
配列表
<110> 中国計量大学
<120> 抗虫遺伝子及びその用途
<160> 2
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 2
<211> 1269
<212> DNA/RNA
<213> Nilaparvata lugens
<400> 2
atgatgatac tgtggatgtg tgtagttgcg gttactctac cagttttcac caaccaacaa 60
tgtctcacca aagatgactc gaagccttca accgacccgc aagcaaggct ggctctgttc 120
agaggccaac aggagttcag cctggcaatg ctgcagacgg tgaaccacat gtacccgaac 180
cagaacatct tcttctcgcc tcacagcatc taccaggcaa tgttgttgtc ctactttgtc 240
gccgccaatc acaccgaagc ctccattaag aaggccatct tcctgcccaa gcaacaggat 300
aagttgagta ctatgcaggc ttacaggttg gagaaattct tccaaagcat gcgattggtc 360
aacggatctg acagctatga actgcgcagt gctaaccgac tatttgtctc acaacagcag 420
aaggtgaagg agtgcatgct ggagctgttc aaggacgagg tgcagcaggt ggatttcgcc 480
aagtcagcag aatcggcgcg agtgatcaac cagtgggtgg ccaaccagac caggaacaac 540
attaaggagt tgatacctga aggcagtatt agcgagacaa cacaactcat actgacaaat 600
gcggcctact tcaagggact atggaagtca aagttcttga aatccaactc ccgaaaggag 660
atcttctaca ttaacagttc taaaaacgcg tttgttacca tgatgagaca gaagggaaca 720
ttcaatcatg ccgtatcaga acaactagga gcccacatcc tggagctgcc ttacaaaggt 780
gatgacgtca gcatgtttgt cctacttcct ccctttgcca gtccgtcagg tatcaccaac 840
atcctaaagc ggttgaccct gaagactctg cacgagatca tagacgaaga cagcatgatt 900
ccgcgtgccg tcgaggtgtc cattcccaag ttcgaggttg aaaagtctat cgagttggtc 960
cagatcctga cctcgttcgg catcgacatg ttcgaagaca ctgccgacct gtcgtcgctg 1020
accgatgcga ccggcccgcg tgtgcgattc accgacgccg tgcacaaggc gcgactccag 1080
gtggacgagg acggcacaac cgccgcagct gcgactgccg ttctgtcgtt caggtcgtca 1140
cgaccgctcg atccggcaca gttcatttgc aaccatccgt ttgtctacat catctacgac 1200
aaggtcgcac aggttgtgct gttcaccggg gtgtatagca cgcctgaagg cggtaatgaa 1260
gctcagtaa 1269
<210> 2
<211> 422
<212> PRT
<213> Nilaparvata lugens
<400> 2
Met Met Ile Leu Trp Met Cys Val Val Ala Val Thr Leu Pro Val Phe
1 5 10 15
Thr Asn Gln Gln Cys Leu Thr Lys Asp Asp Ser Lys Pro Ser Thr Asp
20 25 30
Pro Gln Ala Arg Leu Ala Leu Phe Arg Gly Gln Gln Glu Phe Ser Leu
35 40 45
Ala Met Leu Gln Thr Val Asn His Met Tyr Pro Asn Gln Asn Ile Phe
50 55 60
Phe Ser Pro His Ser Ile Tyr Gln Ala Met Leu Leu Ser Tyr Phe Val
65 70 75 80
Ala Ala Asn His Thr Glu Ala Ser Ile Lys Lys Ala Ile Phe Leu Pro
85 90 95
Lys Gln Gln Asp Lys Leu Ser Thr Met Gln Ala Tyr Arg Leu Glu Lys
100 105 110
Phe Phe Gln Ser Met Arg Leu Val Asn Gly Ser Asp Ser Tyr Glu Leu
115 120 125
Arg Ser Ala Asn Arg Leu Phe Val Ser Gln Gln Gln Lys Val Lys Glu
130 135 140
Cys Met Leu Glu Leu Phe Lys Asp Glu Val Gln Gln Val Asp Phe Ala
145 150 155 160
Lys Ser Ala Glu Ser Ala Arg Val Ile Asn Gln Trp Val Ala Asn Gln
165 170 175
Thr Arg Asn Asn Ile Lys Glu Leu Ile Pro Glu Gly Ser Ile Ser Glu
180 185 190
Thr Thr Gln Leu Ile Leu Thr Asn Ala Ala Tyr Phe Lys Gly Leu Trp
195 200 205
Lys Ser Lys Phe Leu Lys Ser Asn Ser Arg Lys Glu Ile Phe Tyr Ile
210 215 220
Asn Ser Ser Lys Asn Ala Phe Val Thr Met Met Arg Gln Lys Gly Thr
225 230 235 240
Phe Asn His Ala Val Ser Glu Gln Leu Gly Ala His Ile Leu Glu Leu
245 250 255
Pro Tyr Lys Gly Asp Asp Val Ser Met Phe Val Leu Leu Pro Pro Phe
260 265 270
Ala Ser Pro Ser Gly Ile Thr Asn Ile Leu Lys Arg Leu Thr Leu Lys
275 280 285
Thr Leu His Glu Ile Ile Asp Glu Asp Ser Met Ile Pro Arg Ala Val
290 295 300
Glu Val Ser Ile Pro Lys Phe Glu Val Glu Lys Ser Ile Glu Leu Val
305 310 315 320
Gln Ile Leu Thr Ser Phe Gly Ile Asp Met Phe Glu Asp Thr Ala Asp
325 330 335
Leu Ser Ser Leu Thr Asp Ala Thr Gly Pro Arg Val Arg Phe Thr Asp
340 345 350
Ala Val His Lys Ala Arg Leu Gln Val Asp Glu Asp Gly Thr Thr Ala
355 360 365
Ala Ala Ala Thr Ala Val Leu Ser Phe Arg Ser Ser Arg Pro Leu Asp
370 375 380
Pro Ala Gln Phe Ile Cys Asn His Pro Phe Val Tyr Ile Ile Tyr Asp
385 390 395 400
Lys Val Ala Gln Val Val Leu Phe Thr Gly Val Tyr Ser Thr Pro Glu
405 410 415
Gly Gly Asn Glu Ala Gln
420