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JP7742993B2 - Plant parasitic nematode control agent - Google Patents

Plant parasitic nematode control agent

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JP7742993B2
JP7742993B2 JP2023500938A JP2023500938A JP7742993B2 JP 7742993 B2 JP7742993 B2 JP 7742993B2 JP 2023500938 A JP2023500938 A JP 2023500938A JP 2023500938 A JP2023500938 A JP 2023500938A JP 7742993 B2 JP7742993 B2 JP 7742993B2
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Description

本発明は、植物寄生性センチュウ防除剤、植物形質転換体、及び植物形質転換体を製造する方法に関する。 The present invention relates to a plant parasitic nematode control agent, a plant transformant, and a method for producing a plant transformant.

植物寄生性センチュウは2,000種を超える植物に寄生すると言われ、宿主範囲が極めて広いことが知られている。宿主となり得る植物には農業上重要な作物が数多く含まれており、その被害額は全世界で1500億ドルに上ることが報告されている。Plant-parasitic nematodes are said to infest over 2,000 species of plants, and are known to have an extremely wide host range. Potential host plants include many agriculturally important crops, and damage caused by them has been reported to amount to $150 billion worldwide.

植物寄生性センチュウの中で特に農業被害が大きいセンチュウ種としては、ネコブセンチュウ、ネグサレセンチュウ、及びシストセンチュウの3種類が知られている。例えば、ネコブセンチュウの一種であるサツマイモネコブセンチュウ(Meloidogyne incognita)は宿主範囲が広く、農作物を含む世界中の様々な植物へ寄生し、収量低下、品質低下、生育阻害、枯死等の影響が報告されている。食糧生産安定化の観点からも世界中で問題となっており、その対策は急務となっている。Among plant-parasitic nematodes, three species are known to cause particularly severe damage to agriculture: root-knot nematodes, root-lesion nematodes, and cyst nematodes. For example, the sweet potato root-knot nematode (Meloidogyne incognita), a type of root-knot nematode, has a wide host range and parasitizes a variety of plants worldwide, including agricultural crops, and has been reported to cause effects such as reduced yields, reduced quality, growth inhibition, and plant death. This poses a global problem from the perspective of stabilizing food production, and countermeasures are urgently needed.

植物寄生性センチュウによる農業被害は、一般的に土壌中に隠れた状態で進行するため、制御が困難である。そのため、植物寄生性センチュウに対する有効な防除技術としては、毒性の強い化学物質(殺センチュウ剤)の散布が行われてきた。しかし、殺センチュウ剤のように強い毒性を有する化学物質は土壌汚染を引き起こすことが問題となっている。主要な殺センチュウ剤である臭化メチルは、オゾン層破壊を引き起こすとして2005年以降に使用が禁止されている。したがって、殺センチュウ剤によらない有効なセンチュウ防除技術が求められている。 Agricultural damage caused by plant-parasitic nematodes is difficult to control because they generally progress while hidden in the soil. For this reason, spraying highly toxic chemicals (nematicides) has been an effective control technique for plant-parasitic nematodes. However, highly toxic chemicals such as nematicides can cause soil contamination, which is a problem. The use of methyl bromide, the main nematicide, has been banned since 2005 due to its ozone layer depletion potential. Therefore, there is a need for effective nematode control techniques that do not rely on nematicides.

殺センチュウ剤に代わる有力な防除技術として、植物寄生性センチュウに対する抵抗性遺伝子の利用が進められている。トマトでは、サツマイモネコブセンチュウに対する抵抗性遺伝子としてMi-1遺伝子が見出されている(非特許文献1)。Mi-1遺伝子が導入されたトマトは、サツマイモネコブセンチュウに対する強い抵抗性を発揮することから、この遺伝子が導入されたトマトが農業現場に広く普及している。また、トマト由来のMi-1遺伝子を導入したレタスはセンチュウ抵抗性を獲得することも報告されている(非特許文献2)。 The use of resistance genes against plant-parasitic nematodes is being promoted as a promising control technology to replace nematocides. In tomatoes, the Mi-1 gene has been found to confer resistance to the sweet potato root-knot nematode (Non-Patent Document 1). Tomatoes into which the Mi-1 gene has been introduced exhibit strong resistance to the sweet potato root-knot nematode, and tomatoes containing this gene have therefore become widely used in agricultural fields. It has also been reported that lettuce into which the tomato-derived Mi-1 gene has been introduced acquires nematode resistance (Non-Patent Document 2).

しかしながら、Mi-1遺伝子の適用可能な植物種の範囲は限定的であり、特に単子葉植物では有効なセンチュウ抵抗性遺伝子は知られていない。単子葉植物では、主要な穀物に加えてバナナ、パイナップル、及びサトウキビでも、センチュウによる農業被害が相次いで報告されている。イネでは、ネコブセンチュウの一種であるイネネコブセンチュウ(Meloidogyne graminicola)が、アジアにおいて甚大な被害を与えており、イネネコブセンチュウが感染した地域では収穫量が70%程度低下することが報告されている(非特許文献3、4)。However, the range of plant species to which the Mi-1 gene can be applied is limited, and no effective nematode resistance genes are known, particularly for monocotyledonous plants. Among monocotyledonous plants, agricultural damage caused by nematodes has been reported in succession not only for major grains but also for bananas, pineapples, and sugarcane. In Asia, the rice root-knot nematode (Meloidogyne graminicola), a type of root-knot nematode, has caused severe damage to rice, and it has been reported that yields in infected areas can decrease by approximately 70% (Non-Patent Documents 3 and 4).

したがって、植物寄生性センチュウに対する新たな抵抗性遺伝子、及びそれに基づく新たな植物寄生性センチュウ防除剤が必要とされている。 Therefore, there is a need for new resistance genes to plant-parasitic nematodes and new plant-parasitic nematode control agents based on these genes.

Milligan, S. B., et al., 1998, Plant Cell, 10:1307-1319.Milligan, S. B., et al., 1998, Plant Cell, 10:1307-1319. Zhang, L.-Y., et al., 2010, Plant Mol Biol Report, 28:204-211.Zhang, L.-Y., et al., 2010, Plant Mol Biol Report, 28:204-211. De Waele, D. and Elsen, A., 2007, Annu. Rev. Phytopathol. 45:457-485.De Waele, D. and Elsen, A., 2007, Annu. Rev. Phytopathol. 45:457-485. Bridge, J., Plowright, R. A., and Peng, D., 2005, Plant parasitic nematodes in subtropical and tropical agriculture, pp.87-130.Bridge, J., Plowright, R. A., and Peng, D., 2005, Plant parasitic nematodes in subtropical and tropical agriculture, pp.87-130.

本発明の目的は、新たな植物寄生性センチュウ抵抗性遺伝子に基づく植物寄生性センチュウ防除剤を提供することである。 The object of the present invention is to provide a plant-parasitic nematode control agent based on a new plant-parasitic nematode resistance gene.

本発明者らは、上記課題を解決するために、サツマイモネコブセンチュウに対して罹患性及び抵抗性の2つのイネ品種に着目した。ジャポニカ品種台中65号はサツマイモネコブセンチュウに対して罹患性である一方、インディカ品種Kalo Dhanはサツマイモネコブセンチュウに対して抵抗性である。この2つのイネ品種間でセンチュウ抵抗性の違いをもたらす遺伝子を探索するために、2つのイネ品種を交配親とした組換え自殖系統(Recombinant inbred line;RIL)を128系統作製し、RILに基づくQTL解析、及びRILの作出過程で取得された残余ヘテロ接合系統(Residual heterozygous line;RHL)を用いたマッピングを行った。その結果、Os04g0112100遺伝子(本明細書において、ROOT KNOT NEMATODE RESISTANCE 1又はRKNR1と表記する)がイネ品種間でセンチュウ抵抗性の違いをもたらす遺伝子であることを見出した。さらに、Kalo DhanのRKNR1遺伝子をセンチュウ罹患性品種である日本晴に導入して形質転換株を作製した結果、センチュウ抵抗性が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。本発明は、上記知見に基づくものであって以下を提供する。To address the above-mentioned challenges, the present inventors focused on two rice cultivars, one susceptible and the other resistant to the root-knot nematode (M. incognita). The japonica cultivar Taichung 65 is susceptible to M. incognita, while the indica cultivar Kalo Dhan is resistant to M. incognita. To identify the gene responsible for the difference in nematode resistance between these two rice cultivars, they created 128 recombinant inbred lines (RILs) using the two rice cultivars as breeding parents. They then performed QTL analysis based on the RILs and mapping using residual heterozygous lines (RHLs) obtained during the RIL creation process. As a result, they found that the Os04g0112100 gene (referred to herein as ROOT KNOT NEMATODE RESISTANCE 1 or RKNR1) is the gene responsible for the difference in nematode resistance between the rice cultivars. Furthermore, the inventors have found that the RKNR1 gene of Kalo Dhan can be introduced into a nematode-susceptible variety, Nipponbare, to produce a transformed strain, which can confer nematode resistance, leading to the completion of the present invention.

(1)以下の(a)~(c)で示すいずれかのアミノ酸配列を含むポリペプチド又はその断片からなる植物寄生性センチュウ防除剤。
(a)配列番号1で示すアミノ酸配列、
(b)配列番号1で示すアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列、又は
(c)配列番号1で示すアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列
(2)(1)に記載のポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチドを含む、植物寄生性センチュウ防除剤。
(3)前記ポリヌクレオチドが以下の(a)~(d)で示すいずれかの塩基配列を含む、(2)に記載の植物寄生性センチュウ防除剤。
(a)配列番号2で示す塩基配列、
(b)配列番号2で示す塩基配列において1若しくは複数個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列、
(c)配列番号2で示す塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配列、又は
(d)配列番号2で示す塩基配列に相補的な塩基配列と高ストリンジェントな条件でハイブリダイズする塩基配列
(4)(2)又は(3)に記載のポリヌクレオチドを含む発現ベクターを含む、植物寄生性センチュウ防除剤。
(5)前記植物寄生性センチュウがネコブセンチュウである、(1)~(4)のいずれかに記載の植物寄生性センチュウ防除剤。
(6)前記ネコブセンチュウが、イネネコブセンチュウ、サツマイモネコブセンチュウ、キタネコブセンチュウ、及びジャワネコブセンチュウからなる群から選択される、(5)に記載の植物寄生性センチュウ防除剤。
(7)(2)若しくは(3)に記載のポリヌクレオチド、又は(4)に記載の発現ベクターを含む、植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する植物形質転換体、又は前記ポリヌクレオチド若しくは前記発現ベクターを保持したその後代。
(8)単子葉植物である、(7)に記載の植物形質転換体又はその後代。
(9)単子葉植物がイネ科植物である、(8)に記載の植物形質転換体又はその後代。
(10)前記イネ科植物が、イネ、コムギ、オオムギ、ライムギ、トウモロコシ、サトウキビ、アワ、キビ、ヒエ、及びソルガムからなる群から選択される、(9)に記載の植物形質転換体又はその後代。
(11)遺伝子組換え体である、(7)~(10)のいずれかに記載の植物形質転換体又はその後代。
(12)植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する植物形質転換体を製造する方法であって、(4)に記載の発現ベクターを植物に導入する工程、及び前記発現ベクターが導入された植物を選択する工程を含む、方法。
本明細書は本願の優先権の基礎となる日本国特許出願番号2021-024793号の開示内容を包含する。
(1) A plant-parasitic nematode control agent comprising a polypeptide or a fragment thereof comprising any one of the amino acid sequences shown in (a) to (c) below:
(a) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1;
(b) an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or (c) an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 (2) (1) A plant-parasitic nematode control agent comprising a polynucleotide encoding the polypeptide or a fragment thereof.
(3) The plant-parasitic nematode control agent according to (2), wherein the polynucleotide comprises any one of the base sequences shown in (a) to (d) below:
(a) the base sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(b) a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2;
(c) a base sequence having 90% or more identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, or (d) a base sequence that hybridizes under highly stringent conditions with a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 2. (4) A plant-parasitic nematode control agent comprising an expression vector containing the polynucleotide described in (2) or (3).
(5) The plant-parasitic nematode control agent according to any one of (1) to (4), wherein the plant-parasitic nematode is a root-knot nematode.
(6) The plant-parasitic nematode control agent according to (5), wherein the root-knot nematode is selected from the group consisting of Meloidogyne oryzae, Meloidogyne incognita, Meloidogyne northernis, and Meloidogyne javanica.
(7) A plant transformant having resistance to plant parasitic nematodes, comprising the polynucleotide described in (2) or (3), or the expression vector described in (4), or its progeny harboring the polynucleotide or the expression vector.
(8) The plant transformant or its progeny according to (7), which is a monocotyledonous plant.
(9) The plant transformant or its progeny according to (8), wherein the monocotyledonous plant is a grass plant.
(10) The plant transformant or its progeny according to (9), wherein the grass plant is selected from the group consisting of rice, wheat, barley, rye, corn, sugarcane, foxtail millet, millet, barnyard millet, and sorghum.
(11) The plant transformant or its progeny according to any one of (7) to (10), which is a genetically modified plant.
(12) A method for producing a plant transformant that is resistant to a plant parasitic nematode, the method comprising the steps of introducing the expression vector described in (4) into a plant and selecting a plant into which the expression vector has been introduced.
This specification includes the disclosure of Japanese Patent Application No. 2021-024793, from which this application claims priority.

本発明によれば、新たな植物寄生性センチュウ抵抗性遺伝子に基づく植物寄生性センチュウ防除剤を提供することができる。 The present invention provides a plant-parasitic nematode control agent based on a new plant-parasitic nematode resistance gene.

77種類のイネ品種、及びRKNR1形質転換株のサツマイモネコブセンチュウ抵抗性を評価した結果を示す図である。評価値(Evaluation value;EV)が低いほど、センチュウに対して抵抗性が高いことを示す。グラフ下に示す「S type」及び「L type」は、それぞれS型及びL型のRKNR1遺伝子を有する品種であることを示す。エラーバーは標準誤差を示す。This figure shows the results of evaluating the resistance of 77 rice varieties and RKNR1 transformed lines to sweet potato root-knot nematodes. A lower evaluation value (EV) indicates higher resistance to nematodes. "S type" and "L type" shown below the graph indicate varieties with S-type and L-type RKNR1 genes, respectively. Error bars indicate standard error. S型及びL型のRKNR1遺伝子を有するイネ品種、及びRKNR1形質転換株のサツマイモネコブセンチュウ抵抗性を評価した結果を示す図である。エラーバーは標準誤差を示す。1 shows the results of evaluating the resistance of rice cultivars carrying the S-type and L-type RKNR1 genes and RKNR1 transformed lines to root-knot nematodes. Error bars indicate standard error. T65とKalo Dhanのサツマイモネコブセンチュウ抵抗性を比較した結果を示す図である。(A)サツマイモネコブセンチュウに対するイネ根尖部の誘引活性を測定した結果を示す。*はP<0.05(ステューデントt検定)を示す。(B)サツマイモネコブセンチュウのイネ根尖部への移行個体数を測定した結果を示す図である。(C)サツマイモネコブセンチュウによって誘導された瘤のサイズ(gall width)を、非瘤領域の幅(左側のパネルにおける実線の長さ)と瘤領域の幅(点線の長さ)との比率(相対瘤幅)として評価した結果を示す図である。(D)根部内に侵入したセンチュウの体幅に基づいてセンチュウの成長速度を評価した結果を示す図である。エラーバーは標準誤差を示す。Figure 1 shows the results of comparing the resistance of T65 and Kalo Dhan to root-knot nematodes. (A) The results of measuring the attractive activity of rice root apices to root-knot nematodes. * indicates P<0.05 (Student's t-test). (B) The results of measuring the number of root-knot nematodes migrating to the root apices of rice plants. (C) The results of evaluating the size of galls induced by root-knot nematodes (gall width) as the ratio (relative gall width) of the width of the non-gall area (length of the solid line in the left panel) to the width of the gall area (length of the dotted line). (D) The results of evaluating the growth rate of nematodes based on the body width of nematodes that have invaded the roots. Error bars indicate standard error. サツマイモネコブセンチュウによって根部内で誘導された巨大細胞を示す図である。(A)センチュウ接種後7日目のT65における巨大細胞を示す図である。スケールバーは100μmを示す。(B)センチュウ接種後21日目のT65における巨大細胞を示す図である。スケールバーは100μmを示す。(C)センチュウ接種後7日目のKalo Dhanにおける巨大細胞を示す図である。スケールバーは100μm(左側のパネル)及び50μm(右側のパネル)を示す。(D)センチュウ接種後21日目のKalo Dhanにおける巨大細胞を示す図である。スケールバーは100μm(左側のパネル)及び50μm(右側のパネル)を示す。図中の「N」はセンチュウを示す。Figures depict giant cells induced in roots by nematodes. (A) Giant cells in T65 7 days after nematode inoculation. The scale bar represents 100 μm. (B) Giant cells in T65 21 days after nematode inoculation. The scale bar represents 100 μm. (C) Giant cells in Kalo Dhan 7 days after nematode inoculation. The scale bars represent 100 μm (left panel) and 50 μm (right panel). (D) Giant cells in Kalo Dhan 21 days after nematode inoculation. The scale bars represent 100 μm (left panel) and 50 μm (right panel). "N" in the figures indicates nematodes. サツマイモネコブセンチュウ抵抗性に関するQTL解析の結果を示す図である。(A)第4染色体上のqRKNR1及び第6染色体上のqRKNR2が主要なQTLとして見出された結果を示す図である。(B)S4-693908及びS6-25039213の遺伝子型(T65型又はKalo Dhan型)に基づいてRILを4つの群に分類し、各群についてRILの評価値をプロットした図である。S4-693908及びS6-25039213は、それぞれqRKNR1及びqRKNR2を示すピークに最も近いマーカーとして使用した。Figure 1 shows the results of QTL analysis for sweet potato root-knot nematode resistance. (A) This figure shows the results of identifying qRKNR1 on chromosome 4 and qRKNR2 on chromosome 6 as major QTLs. (B) This figure shows the results of classifying RILs into four groups based on the genotypes of S4-693908 and S6-25039213 (T65 type or Kalo Dhan type), and plotting the evaluation scores of RILs for each group. S4-693908 and S6-25039213 were used as markers closest to the peaks representing qRKNR1 and qRKNR2, respectively. 第4染色体上でqRKNR1がマッピングされた領域を示す図である。サツマイモネコブセンチュウ抵抗性遺伝子は、IDK0401とIDK0405の間の1.3Mb領域(両矢印で示す領域)にマッピングされた。**はP<0.01(ステューデントt検定)を示す。エラーバーは標準誤差を示す。This diagram shows the region to which qRKNR1 is mapped on chromosome 4. The root-knot nematode resistance gene was mapped to the 1.3 Mb region between IDK0401 and IDK0405 (region indicated by double arrows). ** indicates P<0.01 (Student's t-test). Error bars indicate standard error. 日本晴(Nipponbare)、T65、N22、Kalo Dhan、Bei Khe、Naba、及び赤毛(Akage)におけるRKNR1遺伝子の構造を示す図である。FIG. 1 shows the structure of the RKNR1 gene in Nipponbare, T65, N22, Kalo Dhan, Bei Khe, Naba, and Akage.

1.植物寄生性センチュウ防除剤
1-1.概要
本発明の第1の態様は、植物寄生性センチュウ防除剤である。本発明の植物寄生性センチュウ防除剤は、センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド若しくはその断片からなるか、又はそのいずれかをコードするポリヌクレオチド若しくはそれを含む発現ベクターを含む。本発明の植物寄生性センチュウ防除剤は、植物寄生性センチュウに対して防除効果を有する。
1. Plant-parasitic nematode control agent 1-1. Overview A first aspect of the present invention is a plant-parasitic nematode control agent. The plant-parasitic nematode control agent of the present invention consists of a nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof, or comprises a polynucleotide encoding either of them, or an expression vector comprising the same. The plant-parasitic nematode control agent of the present invention has a control effect against plant-parasitic nematodes.

1-2.用語の定義
本明細書において「植物寄生性センチュウ」は、植物に寄生し得るセンチュウであれば特に限定しない。植物寄生性センチュウとして、ネコブセンチュウ(Root-knot nematode;Meloidogyne)、ネグサレセンチュウ(Pratylenchus)、シストセンチュウ(シストセンチュウには、Afenestrata、Cactodera、Dolichodera、Globodera、Heterodera、及びPunctoderaの6つの属が知られている)、ハセンチュウ(Aphelenchoides)、クキセンチュウ(Ditylenchus)等が知られている。本発明の防除対象となる植物寄生性センチュウは、好ましくはネコブセンチュウである。
1-2. Definition of Terms As used herein, the term "plant-parasitic nematode" is not particularly limited as long as it is a nematode that can parasitize plants. Known plant-parasitic nematodes include root-knot nematodes (Meloidogyne), root-lesion nematodes (Pratylenchus), cyst nematodes (six genera of cyst nematodes are known: Afenestrata, Cactodera, Dolichodera, Globodera, Heterodera, and Punctodera), leaf nematodes (Aphelenchoides), and stem nematodes (Ditylenchus). The plant-parasitic nematode that is the target of control in the present invention is preferably a root-knot nematode.

ネコブセンチュウは、植物の根に寄生して植物細胞の原形質から栄養をとり、植物の根に瘤を形成する。ネコブセンチュウの幼虫は、卵の中で1回脱皮し、第2期(J2)幼虫となってから孵化する。第2期幼虫は土壌中を移動し、植物の根の根尖部付近から組織内に侵入し、維管束付近に定着して養分を摂取した後、2回目の脱皮を行って成虫となる。成虫の体長はおよそ0.5~1mmであり、雌成虫は卵嚢を排出し、その中に約400~1500個の卵を産卵する。ネコブセンチュウに属する種としては、例えばジャワネコブセンチュウ(Meloidogyne javanica)、サツマイモネコブセンチュウ(Meloidogyne incognita;本明細書ではしばしば「Mi」と表記する)、キタネコブセンチュウ(Meloidogyne hapla)、リンゴネコブセンチュウ(Meloidogyne mali)、及びアレナリアネコブセンチュウ(Meloidogyne arenaria)が挙げられる。Root-knot nematodes parasitize plant roots, deriving nutrients from the protoplasm of plant cells and forming nodules on the plant's roots. Root-knot nematode larvae molt once inside the egg and hatch as second-stage (J2) larvae. Second-stage larvae move through the soil, invade the tissue near the root tip of the plant's root, settle near the vascular bundle, ingest nutrients, then molt a second time to become adults. Adult body lengths are approximately 0.5 to 1 mm, and female adults excrete egg sacs into which they lay approximately 400 to 1,500 eggs. Examples of species belonging to the genus Meloidogyne include the Java root-knot nematode (Meloidogyne javanica), the sweet potato root-knot nematode (Meloidogyne incognita; often referred to as "Mi" in this specification), the northern root-knot nematode (Meloidogyne hapla), the apple root-knot nematode (Meloidogyne mali), and the arenaria root-knot nematode (Meloidogyne arenaria).

ネグサレセンチュウに属する種としては、例えばキタネグサレセンチュウ(Pratylenchus penetrans)、ミナミネグサレセンチュウ(Pratylenchus coffeae)、ムギネグサレセンチュウ(Pratylenchus neglectus)、ノコギリネグサレセンチュウ(Pratylenchus crenatus)、クルミネグサレセンチュウ(Pratylenchus vulnus)、及びチャネグサレセンチュウ(Pratylenchus loosi)が挙げられる。 Examples of species belonging to the root-lesion nematode family include the northern root-lesion nematode (Pratylenchus penetrans), the southern root-lesion nematode (Pratylenchus coffeae), the wheat root-lesion nematode (Pratylenchus neglectus), the sawtooth root-lesion nematode (Pratylenchus crenatus), the walnut root-lesion nematode (Pratylenchus vulnus), and the channel root-lesion nematode (Pratylenchus loosi).

シストセンチュウに属する種としては、例えばジャガイモシストセンチュウ(Globodera rostochiensis)、ダイズシストセンチュウ(Heterodera glycines)、及びクローバーシストセンチュウ(Heterodera trifolii)が挙げられる。 Examples of species belonging to the cyst nematode family include the potato cyst nematode (Globodera rostochiensis), the soybean cyst nematode (Heterodera glycines), and the clover cyst nematode (Heterodera trifolii).

ハセンチュウに属する種としては、例えばハガレセンチュウ(Aphelenchoides ritzemabosi)、イチゴセンチュウ(Aphelenchoides fragariae)、及びイネシンガレセンチュウ(Aphelenchoides besseyi)が挙げられる。 Examples of species belonging to the genus Aphelenchoides include the peel nematode (Aphelenchoides ritzemabosi), the strawberry nematode (Aphelenchoides fragariae), and the rice root nematode (Aphelenchoides besseyi).

クキセンチュウに属する種としては、例えばイモグサレセンチュウ(Dithlenchus destructor)、及びナミクキセンチュウ(Ditylenchus dipsaci)が挙げられる。 Examples of species belonging to the stem nematode family include the potato leaf nematode (Dithlenchus destructor) and the common stem nematode (Ditylenchus dipsaci).

本明細書において植物は、植物寄生性センチュウが寄生し得る植物種であれば特に制限はされず、被子植物又は裸子植物のいずれであってもよい。また、被子植物には、双子葉類又は単子葉類植物のいずれも包含される。代表的なものとしては、農業上、特に種苗産業及び花卉園芸産業上、重要な植物、例えば、穀類、花、野菜、果物等の作物植物が挙げられる。具体的には、単子葉類植物であれば、イネ科に属する種(例えば、イネ、コムギ、オオムギ、ライムギ、トウモロコシ、サトウキビ、アワ、キビ、ヒエ、ソルガム、コウリャン)、バショウ科に属する種(例えば、バナナ、バショウ)、又はパイナップル科(例えば、パイナップル)が該当する。双子葉類植物であれば、アブラナ科に属する種(例えば、キャベツ、ダイコン、ハクサイ、アブラナ)、マメ科に属する種(例えば、ダイズ、ピーナッツ、エンドウ、インゲンマメ、アズキ、ソラマメ、スイートピー)、ナス科に属する種(例えば、トマト、ナス、ジャガイモ、タバコ、ピーマン、トウガラシ、ペチュニア)、ヒルガオ科に属する種(例えば、サツマイモ、ヨウサイ)、バラ科に属する種(例えば、イチゴ、バラ、リンゴ、ナシ、モモ、ビワ、アーモンド、スモモ、ウメ、サクラ)、ラン科に属する種(例えば、シンビジウム、ファレノプシス、カトレア、デンドロビウム)、ユリ科に属する種(例えば、ユリ、チューリップ、ヒアシンス、ムスカリ、ネギ、タマネギ、ニンニク)、ミカン科(例えば、ミカン、オレンジ、グレープフルーツ、レモン、ユズ)、ブドウ科に属する種(例えば、ブドウ)、キク科に属する種(例えば、レタス、キク、ダリア、マーガレット、ヒマワリ)、ナデシコ科に属する種(例えば、カーネーション、カスミソウ)、ツバキ科に属する種(例えば、サザンカ、チャノキ)が該当する。ネコブセンチュウは2,000種を超える植物に寄生(感染)することが報告されており、センチュウ種により寄生する宿主に違いはあるものの、ナス科、イネ科、アブラナ科、マメ科、ウリ化、ヒルガオ科、ユリ科、キク科、アカザ科、セリ科、サトイモ科、ショウガ科、アオイ科等の幅広い宿主範囲を有し、様々な農作物に寄生して植物病害をもたらす。ネコブセンチュウの宿主植物種の一例としては、トマト、ピーマン、ウリ、バレイショ、サツマイモ、ナス、ニンジン、ゴボウ、ホウレンソウ、フダンソウ、シュンギク、ネギ類、ショウガ、エンドウ、インゲンマメ、ササゲ、イネ等が挙げられる。As used herein, plants are not particularly limited as long as they are plant species that can be parasitized by plant-parasitic nematodes, and may be either angiosperms or gymnosperms. Angiosperms also include both dicotyledonous and monocotyledonous plants. Representative examples include plants that are important in agriculture, particularly in the seed and floriculture industries, such as crop plants such as grains, flowers, vegetables, and fruits. Specifically, monocotyledonous plants include species belonging to the Poaceae family (e.g., rice, wheat, barley, rye, corn, sugarcane, foxtail millet, millet, barnyard millet, sorghum, and sorghum), species belonging to the Musaceae family (e.g., banana and musa), and species belonging to the Bromeliaceae family (e.g., pineapple). Dicotyledonous plants include species belonging to the Brassicaceae family (e.g., cabbage, radish, Chinese cabbage, rapeseed), species belonging to the Fabaceae family (e.g., soybean, peanut, pea, kidney bean, adzuki bean, broad bean, sweet pea), species belonging to the Solanaceae family (e.g., tomato, eggplant, potato, tobacco, bell pepper, chili pepper, petunia), species belonging to the Convolvulaceae family (e.g., sweet potato, water spinach), species belonging to the Rosaceae family (e.g., strawberry, rose, apple, pear, peach, loquat, almond, plum, plum, cherry), and species belonging to the Orchidaceae family. (e.g., Cymbidium, Phalaenopsis, Cattleya, Dendrobium), species belonging to the Liliaceae family (e.g., lilies, tulips, hyacinths, muscari, leeks, onions, garlic), Rutaceae family (e.g., mandarins, oranges, grapefruit, lemons, yuzu), species belonging to the Vitaceae family (e.g., grapes), species belonging to the Asteraceae family (e.g., lettuce, chrysanthemums, dahlias, daisies, sunflowers), species belonging to the Caryophyllaceae family (e.g., carnations, baby's breath), and species belonging to the Theaceae family (e.g., sasanqua, tea plant). Root-knot nematodes have been reported to infect over 2,000 plant species, and although the host species they infect vary depending on the nematode species, they have a wide host range, including Solanaceae, Poaceae, Brassicaceae, Fabaceae, Cucurbitaceae, Convolvulaceae, Liliaceae, Asteraceae, Chenopodiaceae, Apiaceae, Araceae, Zingiberaceae, and Malvaceae, causing plant diseases in a variety of agricultural crops. Examples of host plant species for root-knot nematodes include tomatoes, bell peppers, melons, potatoes, sweet potatoes, eggplants, carrots, burdock, spinach, Swiss chard, garland chrysanthemums, onions, ginger, peas, kidney beans, cowpeas, and rice.

イネの栽培品種は、アジアイネ(Oryza sativa)とアフリカイネ(Oryza glaberrima)に分類される。アジアイネはインディカ(Indica)及びジャポニカ(Japonica)の2種類の亜種に分類され、ジャポニカは温帯ジャポニカ(表1において「Temperate japonica」として示す)と熱帯ジャポニカ(表1において「Tropical japonica」として示す)に分類される。温帯ジャポニカに属する品種としては、例えば、台中65号(Taichung65;T65)、日本晴(Nipponbare)、金南風(Kinmaze)、ヒノヒカリ(Hinohikari)、ゆきひかり(Yukihikari)、愛国(Aikoku)、亀治(Kameji)、京都旭(Kyoutoasahi)、赤毛(Akage)、Dianyu1等が挙げられる。熱帯ジャポニカに属する品種としては、例えば、Ma Sho、Khao Nok、Jaguary、Khau Mac Kho、Padi Perak、Rexmont、Senshou、Kahei等が挙げられる。インディカはインディカ(表1において「Indica」として示す)とアウス(表1において「Aus」として示す)に分類できる。インディカに属する品種としては、例えば、Bei Khe、Naba、Puluik Arang、Ryou Suisan Koumai、Jinguoyin、Keiboba、Qingyu、Deng Pao Zhai、Milyang23、Karahoushi等が挙げられる。アウスに属する品種としては、Kasalath、Jena035、Muha、Jhona2、Nepal8、Jarjan、Kalo Dhan、Anjana Dhan、Shoni、Surjamukhi、ARC7291、ARC5955、ARC7047、ARC11094、Badari Dhan、Nepal555、Kaluheenati、DV85、ARC10313、N22等が挙げられる。また、ネリカ(Nerica)はアジアイネとアフリカイネの間の交雑種である。ネリカに属する品種としては、NERICA 1、NERICA 2、NERICA 4、NERICA 6、NERICA L20、NERICA L41等が挙げられる(表1では、ネリカ品種を含むネリカ関連品種を「NERICA related」として示す)。上記のいずれのグループにも分類されない交雑種(表1において「Admixture」として示す)としては、Davao1、Asu、IR58、Co13、Vary Futsi、Shwe Nang Gyi、Pinulupot1、Local Basmati、Basilanon、Khau Tan Chiem、Tima1、Tupa729等が挙げられる。また、分類不明の品種(表1において「Unknown」として示す)として、Basmati370、IRAT109、LTH、IR24、Kinandang Patong、Silewah等が挙げられる。イネの栽培品種の分類方法については、Kojima et al., 2005,Breeding Science, 55, 431-440及びYonemaru et al., 2014, Plant Cell Physiol., 55 (1), e9を参照することができる。 Rice cultivars are classified as Asian rice (Oryza sativa) and African rice (Oryza glaberrima). Asian rice is divided into two subspecies, Indica and Japonica, and Japonica is further divided into Temperate Japonica (shown as "Temperate Japonica" in Table 1) and Tropical Japonica (shown as "Tropical Japonica" in Table 1). Examples of cultivars belonging to the Temperate Japonica category include Taichung65 (T65), Nipponbare, Kinmaze, Hinohikari, Yukihikari, Aikoku, Kameji, Kyotoasahi, Akage, and Dianyu1. Examples of varieties belonging to the tropical japonica include Ma Sho, Khao Nok, Jaguary, Khau Mac Kho, Padi Perak, Rexmont, Senshou, Kahei, etc. Indica can be classified into Indica (shown as "Indica" in Table 1) and Aus (shown as "Aus" in Table 1). Examples of varieties belonging to the Indica include Bei Khe, Naba, Pulik Arang, Ryou Suisan Koumai, Jinguoyin, Keiboba, Qingyu, Deng Pao Zhai, Milyang23, Karahoushi, etc. Examples of cultivars belonging to Aus include Kasalath, Jena035, Muha, Jhona2, Nepal8, Jarjan, Kalo Dhan, Anjana Dhan, Shoni, Surjamukhi, ARC7291, ARC5955, ARC7047, ARC11094, Badari Dhan, Nepal555, Kaluheenati, DV85, ARC10313, and N22. Also, NERICA is a hybrid between Oryza sativa (Oryza sativa) and Oryza sativa (Oryza sativa). Examples of cultivars belonging to NERICA include NERICA 1, NERICA 2, NERICA 4, NERICA 6, NERICA L20, and NERICA L41 (in Table 1, NERICA-related cultivars, including NERICA cultivars, are listed as "NERICA-related"). Hybrids not classified into any of the above groups (shown as "Admixture" in Table 1) include Davao1, Asu, IR58, Co13, Vary Futsi, Shwe Nang Gyi, Pinulupot1, Local Basmati, Basilanon, Khau Tan Chiem, Tima1, and Tupa729. Varieties of unknown classification (shown as "Unknown" in Table 1) include Basmati370, IRAT109, LTH, IR24, Kinandang Patong, and Silewah. Regarding the classification of rice cultivars, see Kojima et al., 2005, Breeding Science, 55, 431-440 and Yonemaru et al., 2014, Plant Cell Physiol., 55 (1), e9.

イネ品種は、植物寄生性センチュウ罹患性の品種及び植物寄生性センチュウ抵抗性の品種に分類することができる。例えば、本明細書の実施例に記載の評価方法を用いて評価値(Evaluation value; EV)を算出し、評価値が特定の値以上のイネ品種をセンチュウ罹患性の品種、評価値が特定の値未満のイネ品種をセンチュウ抵抗性の品種に分類することができる。 Rice varieties can be classified into varieties susceptible to plant parasitic nematodes and varieties resistant to plant parasitic nematodes. For example, an evaluation value (EV) can be calculated using the evaluation method described in the Examples of this specification, and rice varieties with an evaluation value equal to or greater than a certain value can be classified as nematode-susceptible varieties, while rice varieties with an evaluation value less than a certain value can be classified as nematode-resistant varieties.

本明細書において「植物寄生性センチュウ抵抗性」とは、植物寄生性センチュウによる宿主植物への加害及び/又は寄生(感染)を防止又は抑制する作用をいう。ネコブセンチュウ等の植物寄生性センチュウに対する植物の抵抗性は、当業者に公知の方法を用いて検査することができる。例えば、被験植物に一定数(例えば、200匹)のネコブセンチュウJ2幼虫をその培養土に接種し、一定期間後(例えば2か月後)に感染状態の評価を行う。評価は、植物体の根における瘤の数、及び/又はネコブセンチュウの卵塊数を計数することが好ましい。瘤の数は、目視により計数することができる。As used herein, "resistance to plant-parasitic nematodes" refers to the ability to prevent or inhibit damage to and/or parasitism (infection) of a host plant by plant-parasitic nematodes. Resistance of plants to plant-parasitic nematodes, such as root-knot nematodes, can be tested using methods known to those skilled in the art. For example, a certain number (e.g., 200) of root-knot nematode J2 larvae is inoculated into the culture medium of a test plant, and the infection status is evaluated after a certain period of time (e.g., two months). Evaluation is preferably performed by counting the number of nodules on the roots of the plant and/or the number of root-knot nematode egg masses. The number of nodules can be counted visually.

本明細書において「植物寄生性センチュウ防除」とは、植物寄生性センチュウの宿主植物への加害及び/又は寄生(感染)を防止又は抑制する作用をいう。 As used herein, "control of plant-parasitic nematodes" refers to the action of preventing or suppressing damage to and/or parasitism (infection) of plant-parasitic nematodes in host plants.

本明細書において「RKNR1(ROOT KNOT NEMATODE RESISTANCE 1)遺伝子」とは、イネにおいて植物寄生性センチュウに対する抵抗性に関連する日本晴ゲノム上のOs04g0112100遺伝子、任意のイネ品種においてOs04g0112100遺伝子に対応するオルソログ遺伝子、任意の植物種においてOs04g0112100遺伝子に対応するオルソログ遺伝子、又はそのいずれかに由来する変異型遺伝子をいう。本明細書において単に「RKNR1遺伝子」というとき、任意の生物種に由来する野生型及び変異型のRKNR1遺伝子(それぞれ「野生型RKNR1遺伝子」及び「変異型RKNR1遺伝子」と表記する)が含まれ、また後述のL型RKNR1遺伝子及びS型RKNR1遺伝子が含まれるものとする。As used herein, the term "RKNR1 (ROOT KNOT NEMATODE RESISTANCE 1) gene" refers to the Os04g0112100 gene on the Nipponbare genome, which is associated with resistance to plant parasitic nematodes in rice; an orthologous gene corresponding to the Os04g0112100 gene in any rice cultivar; an orthologous gene corresponding to the Os04g0112100 gene in any plant species; or a mutant gene derived from either of these. As used herein, the term "RKNR1 gene" encompasses wild-type and mutant RKNR1 genes derived from any biological species (referred to as the "wild-type RKNR1 gene" and the "mutant RKNR1 gene," respectively), as well as the L-type RKNR1 gene and S-type RKNR1 gene described below.

イネ品種間ではRKNR1遺伝子配列に差異がある場合がある。例えば、RKNR1遺伝子のORFにおいて、日本晴及びT65に見出されるRKNR1アミノ酸配列中のNB-ARCドメインの中央部分からLRRドメインのC末端側付近に至る1754bpの配列領域の有無が、イネ品種間で異なる。本明細書では、当該1754bp領域の有無によって、イネRKNR1遺伝子をS型RKNR1遺伝子とL型RKNR1遺伝子に分類する。すなわち、S型RKNR1遺伝子では、L型RKNR1遺伝子と比較して1754bp領域が欠失している(L型RKNR1遺伝子では、S型RKNR1遺伝子と比較して1754bp領域が挿入されている)。 The RKNR1 gene sequence may differ between rice cultivars. For example, the presence or absence of a 1,754-bp sequence region in the RKNR1 ORF that stretches from the center of the NB-ARC domain to near the C-terminus of the LRR domain in the RKNR1 amino acid sequence found in Nipponbare and T65 rice cultivars differs between rice cultivars. Herein, rice RKNR1 genes are classified into S-type and L-type RKNR1 genes based on the presence or absence of this 1,754-bp region. In other words, the S-type RKNR1 gene lacks a 1,754-bp region compared to the L-type RKNR1 gene (the L-type RKNR1 gene has a 1,754-bp region inserted compared to the S-type RKNR1 gene).

S型RKNR1遺伝子の例としては、温帯ジャポニカの一部の品種(例えば、T65、日本晴、金南風、ヒノヒカリ、ゆきひかり、愛国、亀治、京都旭、及びDianyu1)のRKNR1遺伝子等が挙げられる。S型RKNR1遺伝子の塩基配列の例として、配列番号3(T65)及び配列番号4(日本晴)が挙げられる。 Examples of S-type RKNR1 genes include the RKNR1 genes of some temperate Japonica varieties (e.g., T65, Nipponbare, Kinnampu, Hinohikari, Yukihikari, Aikoku, Kameji, Kyoto Asahi, and Dianyu1). Examples of the nucleotide sequences of S-type RKNR1 genes include SEQ ID NO: 3 (T65) and SEQ ID NO: 4 (Nipponbare).

L型RKNR1遺伝子の例としては、温帯ジャポニカに属する一部の品種(例えば、赤毛及び銀坊主)、並びにインディカ、熱帯ジャポニカ、アウス、及びネリカに属する品種のRKNR1遺伝子が挙げられる。L型RKNR1遺伝子の塩基配列の例として、配列番号2(N22及びKalo Dhan)、配列番号5(Naba)、配列番号6(Bei Khe)、及び配列番号7(赤毛)が挙げられる。なお、RKNR1遺伝子の塩基配列はN22とKalo Dhanとの間で100%同一であり、いずれも配列番号2で示される。 Examples of L-type RKNR1 genes include the RKNR1 genes of some varieties belonging to the temperate japonica species (e.g., Akagei and Ginbozu), as well as varieties belonging to the indica, tropical japonica, Ausu, and NERICA species. Examples of the nucleotide sequences of L-type RKNR1 genes include SEQ ID NO: 2 (N22 and Kalo Dhan), SEQ ID NO: 5 (Naba), SEQ ID NO: 6 (Bei Khe), and SEQ ID NO: 7 (Akagei). The nucleotide sequences of the RKNR1 genes are 100% identical between N22 and Kalo Dhan, and both are shown in SEQ ID NO: 2.

本明細書において「RKNR1ポリペプチド」とは、イネにおいて植物寄生性センチュウに対する抵抗性に関連する日本晴ゲノム上のOs04g0112100遺伝子にコードされるポリペプチド(すなわちRKNR1遺伝子にコードされるポリペプチド)、任意のイネ品種においてそれに対応するオルソログ、任意の植物種においてそれに対応するオルソログ、又はそのいずれかに由来する変異型ポリペプチドをいう。本明細書において単に「RKNR1ポリペプチド」というとき、任意の生物種に由来する野生型及び変異型のRKNR1ポリペプチド(それぞれ「野生型RKNR1ポリペプチド」及び「変異型RKNR1ポリペプチド」と表記する)が含まれ、また後述のL型RKNR1ポリペプチド及びS型RKNR1ポリペプチドが含まれるものとする。 As used herein, the term "RKNR1 polypeptide" refers to a polypeptide encoded by the Os04g0112100 gene on the Nipponbare genome, which is associated with resistance to plant parasitic nematodes in rice (i.e., a polypeptide encoded by the RKNR1 gene), its corresponding ortholog in any rice variety, its corresponding ortholog in any plant species, or a mutant polypeptide derived from any of them. As used herein, the term "RKNR1 polypeptide" encompasses wild-type and mutant RKNR1 polypeptides derived from any biological species (referred to as "wild-type RKNR1 polypeptide" and "mutant RKNR1 polypeptide," respectively), as well as the L-type RKNR1 polypeptide and S-type RKNR1 polypeptide described below.

イネの野生型RKNR1ポリペプチドは、S型RKNR1遺伝子にコードされるS型RKNR1ポリペプチド、及びL型RKNR1遺伝子にコードされるL型RKNR1ポリペプチドに分類される。Bei Khe及びNaba以外のイネ品種では、L型RKNR1ポリペプチドは、ヌクレオチド結合ドメイン(NB-ARCドメイン)及び7つのロイシンリッチリピート(LRR)ドメインを有するNB-LRRタンパク質である。これに対して、S型RKNR1ポリペプチドは、L型RKNR1ポリペプチドにおいてヌクレオチド結合ドメインの一部とLRRドメインの大部分を欠失するポリペプチドである。なお、Bei Khe及びNabaのRKNR1ポリペプチドは、その遺伝子配列において1754bp領域が欠失していないため、L型RKNR1ポリペプチドに分類されるが、フレームシフトによって生じる終止コドンによってアミノ酸長の短いタンパク質となる。S型RKNR1ポリペプチドのアミノ酸配列の例としては、配列番号8(T65)及び配列番号9(日本晴)が挙げられる。L型RKNR1ポリペプチドのアミノ酸配列の例として、配列番号1(N22及びKalo Dhan)、配列番号10(Naba)、配列番号11(Bei Khe)、及び配列番号12(赤毛)が挙げられる。なお、RKNR1ポリペプチドのアミノ酸配列はKalo DhanとN22との間で100%同一であり、いずれも配列番号1で示される。Wild-type rice RKNR1 polypeptides are classified as S-type RKNR1 polypeptides encoded by S-type RKNR1 genes and L-type RKNR1 polypeptides encoded by L-type RKNR1 genes. In rice cultivars other than Bei Khe and Naba, L-type RKNR1 polypeptides are NB-LRR proteins containing a nucleotide-binding domain (NB-ARC domain) and seven leucine-rich repeat (LRR) domains. In contrast, S-type RKNR1 polypeptides are L-type RKNR1 polypeptides lacking part of the nucleotide-binding domain and most of the LRR domain. Note that the RKNR1 polypeptides of Bei Khe and Naba are classified as L-type RKNR1 polypeptides because the 1754-bp region is not deleted in their gene sequences; however, they are shortened due to a stop codon generated by a frameshift. Examples of amino acid sequences of S-type RKNR1 polypeptides include SEQ ID NO: 8 (T65) and SEQ ID NO: 9 (Nipponbare). Examples of the amino acid sequences of L-type RKNR1 polypeptides include SEQ ID NO: 1 (N22 and Kalo Dhan), SEQ ID NO: 10 (Naba), SEQ ID NO: 11 (Bei Khe), and SEQ ID NO: 12 (red hair). The amino acid sequences of the RKNR1 polypeptides are 100% identical between Kalo Dhan and N22, both of which are represented by SEQ ID NO: 1.

本明細書において植物体の「全部」とは、生きている植物体を構成する全領域をいう。また、植物体の「一部」とは、生きている植物体を構成する一部領域、具体的には、器官(例えば、根部、茎部、葉部、花部、表皮、若しくはそれらの組み合わせ、又は花粉、卵細胞若しくは種子等を含む)、形態的及び/又は機能的に分化した細胞群からなる組織若しくはその一部、又は細胞をいう。As used herein, the term "all" of a plant refers to all regions that make up a living plant. Furthermore, the term "part" of a plant refers to a region that makes up a living plant, specifically an organ (e.g., roots, stems, leaves, flowers, epidermis, or a combination thereof, or pollen, egg cells, or seeds), tissue or a part thereof consisting of a group of morphologically and/or functionally differentiated cells, or a cell.

本明細書において「複数個」とは、例えば、2~100個、2~90個、2~80個、2~70個、2~60個、2~50個、2~40個、2~30個、2~20個、2~15個、2~10個、2~7個、2~5個、2~4個又は2~3個をいう。また、「アミノ酸同一性」とは、比較する2つのポリペプチドのアミノ酸配列において、アミノ酸残基の一致数が最大となるように、必要に応じて一方又は双方に適宜ギャップを挿入して整列化(アラインメント)したときに、全アミノ酸残基数における一致アミノ酸残基数の割合(%)をいう。アミノ酸同一性を算出するための2つのアミノ酸配列の整列化は、Blast、FASTA、ClustalW等の既知プログラムを用いて行うことができる。「塩基同一性」も同様に計算される。As used herein, "multiple" refers to, for example, 2 to 100, 2 to 90, 2 to 80, 2 to 70, 2 to 60, 2 to 50, 2 to 40, 2 to 30, 2 to 20, 2 to 15, 2 to 10, 2 to 7, 2 to 5, 2 to 4, or 2 to 3 residues. Furthermore, "amino acid identity" refers to the percentage (%) of identical amino acid residues in the total number of amino acid residues when the amino acid sequences of two polypeptides being compared are aligned, with gaps inserted as needed into one or both sequences to maximize the number of identical amino acid residues. Alignment of two amino acid sequences to calculate amino acid identity can be performed using known programs such as Blast, FASTA, and ClustalW. "Nucleotide identity" is calculated similarly.

本明細書において「(アミノ酸の)置換」とは、天然のタンパク質を構成する20種類のアミノ酸間において、電荷、側鎖、極性、芳香族性等の性質の類似する保存的アミノ酸群内での置換をいう。例えば、低極性側鎖を有する無電荷極性アミノ酸群(Gly, Asn, Gln, Ser, Thr, Cys, Tyr)、分枝鎖アミノ酸群(Leu, Val, Ile)、中性アミノ酸群(Gly, Ile, Val, Leu, Ala, Met, Pro)、親水性側鎖を有する中性アミノ酸群(Asn, Gln, Thr, Ser, Tyr, Cys)、酸性アミノ酸群(Asp, Glu)、塩基性アミノ酸群(Arg, Lys, His)、芳香族アミノ酸群(Phe, Tyr, Trp)内での置換が挙げられる。これらの群内でのアミノ酸置換であれば、ポリペプチドの性質に変化を生じにくいことが知られているため好ましい。As used herein, "(amino acid) substitution" refers to a substitution within a conservative amino acid group that has similar properties, such as charge, side chain, polarity, and aromaticity, among the 20 amino acids that make up naturally occurring proteins. Examples include substitutions within the uncharged polar amino acids with low-polarity side chains (Gly, Asn, Gln, Ser, Thr, Cys, Tyr), branched-chain amino acids (Leu, Val, Ile), neutral amino acids (Gly, Ile, Val, Leu, Ala, Met, Pro), neutral amino acids with hydrophilic side chains (Asn, Gln, Thr, Ser, Tyr, Cys), acidic amino acids (Asp, Glu), basic amino acids (Arg, Lys, His), and aromatic amino acids (Phe, Tyr, Trp). Amino acid substitutions within these groups are preferred because they are known to be less likely to alter the properties of polypeptides.

本明細書において「ストリンジェントな条件」とは、非特異的なハイブリッドが形成されにくい条件を意味する。「高ストリンジェントな条件」とは、非特異的なハイブリッドがより形成されにくい、又は形成されない条件をいう。一般に、反応条件が低塩濃度で、かつ高温になるほど高ストリンジェントな条件となる。ハイブリダイゼーション後の洗浄において、例えば50℃~70℃、55℃~68℃、又は65℃~68℃で、0.1×SSC及び0.1%SDSで洗浄する条件である。この他、プローブ濃度、プローブ塩基長、ハイブリダイゼーション時間等のその他の条件を適宜組み合わせてハイブリダイゼーションのストリンジェンシーを高くすることもできる。As used herein, "stringent conditions" refers to conditions under which nonspecific hybrids are unlikely to form. "Highly stringent conditions" refer to conditions under which nonspecific hybrids are unlikely to form or are not formed at all. Generally, the lower the salt concentration and the higher the temperature of the reaction conditions, the more stringent the conditions. For post-hybridization washing, for example, conditions include washing with 0.1x SSC and 0.1% SDS at 50°C to 70°C, 55°C to 68°C, or 65°C to 68°C. Additionally, the stringency of hybridization can be increased by appropriately combining other conditions such as probe concentration, probe base length, and hybridization time.

1-3.構成
本発明の植物寄生性センチュウ防除剤は、有効成分として、(1)植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド若しくはその断片からなるか、(2)植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチドを含むか、又は(3)植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターを含む。
1-3. Constitution The plant-parasitic nematode control agent of the present invention contains, as an active ingredient, (1) a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof, (2) a polynucleotide encoding a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof, or (3) an expression vector comprising a polynucleotide encoding a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof.

1-3-1.有効成分
(1)植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド若しくはその断片
一実施形態において、本発明の植物寄生性センチュウ防除剤は、植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド若しくはその断片からなる、又はそれを含む。
1-3-1. Active ingredient (1) Plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof In one embodiment, the plant-parasitic nematode control agent of the present invention consists of or comprises a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof.

本明細書において「植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド」とは、宿主植物に植物寄生性センチュウに対する抵抗性を付与する、及び/又は宿主植物の植物寄生性センチュウに対する抵抗性を増強するRKNR1ポリペプチドであって、植物寄生性センチュウ抵抗性の植物に由来する野生型又は変異型のRKNR1ポリペプチドをいう。 As used herein, "RKNR1 polypeptide resistant to plant-parasitic nematodes" refers to a RKNR1 polypeptide that confers resistance to plant-parasitic nematodes to a host plant and/or enhances the resistance of a host plant to plant-parasitic nematodes, and refers to a wild-type or mutant RKNR1 polypeptide derived from a plant-parasitic nematode-resistant plant.

植物寄生性センチュウ抵抗性の野生型RKNR1ポリペプチドとしては、Bei Khe、Naba、及び赤毛(Akage)のRKNR1ポリペプチド以外のL型RKNR1ポリペプチドが挙げられる。Bei Khe、Naba、及び赤毛(Akage)のRKNR1ポリペプチド以外のL型RKNR1ポリペプチドの例としては、配列番号1で示すN22の野生型RKNR1ポリペプチド、配列番号1で示すKalo Dhanの野生型RKNR1ポリペプチド、及びそれらの他のイネ品種又は他植物種の野生型RKNR1オルソログが挙げられる。例えば、Ma Shoの野生型RKNR1ポリペプチド、Khao Nokの野生型RKNR1ポリペプチド、Jaguaryの野生型RKNR1ポリペプチド、Khau Mac Khoの野生型RKNR1ポリペプチド、Padi Perakの野生型RKNR1ポリペプチド、Rexmontの野生型RKNR1ポリペプチド、Senshouの野生型RKNR1ポリペプチド、Kaheiの野生型RKNR1ポリペプチド、Puluik Arangの野生型RKNR1ポリペプチド、Ryou Suisan Koumaiの野生型RKNR1ポリペプチド、Jinguoyinの野生型RKNR1ポリペプチド、Keibobaの野生型RKNR1ポリペプチド、Qingyuの野生型RKNR1ポリペプチド、Deng Pao Zhaiの野生型RKNR1ポリペプチド、Milyang23の野生型RKNR1ポリペプチド、Karahoushiの野生型RKNR1ポリペプチド、Kasalathの野生型RKNR1ポリペプチド、Jena035の野生型RKNR1ポリペプチド、Muhaの野生型RKNR1ポリペプチド、Jhona2の野生型RKNR1ポリペプチド、Nepal8の野生型RKNR1ポリペプチド、Jarjanの野生型RKNR1ポリペプチド、Anjana Dhanの野生型RKNR1ポリペプチド、Shoniの野生型RKNR1ポリペプチド、Surjamukhiの野生型RKNR1ポリペプチド、ARC7291の野生型RKNR1ポリペプチド、ARC5955の野生型RKNR1ポリペプチド、ARC7047の野生型RKNR1ポリペプチド、ARC11094の野生型RKNR1ポリペプチド、Badari Dhanの野生型RKNR1ポリペプチド、Nepal555の野生型RKNR1ポリペプチド、Kaluheenatiの野生型RKNR1ポリペプチド、DV85の野生型RKNR1ポリペプチド、ARC10313の野生型RKNR1ポリペプチド、WAB56-50の野生型RKNR1ポリペプチド、WAB56-104の野生型RKNR1ポリペプチド、NERICA 1の野生型RKNR1ポリペプチド、NERICA 2の野生型RKNR1ポリペプチド、NERICA 4の野生型RKNR1ポリペプチド、NERICA 6の野生型RKNR1ポリペプチド、NERICA L20の野生型RKNR1ポリペプチド、NERICA L41の野生型RKNR1ポリペプチド、CG14の野生型RKNR1ポリペプチド、WK18の野生型RKNR1ポリペプチド、Davao1の野生型RKNR1ポリペプチド、Asuの野生型RKNR1ポリペプチド、IR58の野生型RKNR1ポリペプチド、Co13の野生型RKNR1ポリペプチド、Vary Futsiの野生型RKNR1ポリペプチド、Shwe Nang Gyiの野生型RKNR1ポリペプチド、Pinulupot1の野生型RKNR1ポリペプチド、Local Basmatiの野生型RKNR1ポリペプチド、Basilanonの野生型RKNR1ポリペプチド、Khau Tan Chiemの野生型RKNR1ポリペプチド、Tima1の野生型RKNR1ポリペプチド、Tupa729の野生型RKNR1ポリペプチド、Basmati370の野生型RKNR1ポリペプチド、IRAT109の野生型RKNR1ポリペプチド、LTHの野生型RKNR1ポリペプチド、IR24の野生型RKNR1ポリペプチド、Kinandang Patongの野生型RKNR1ポリペプチド、及びSilewahの野生型RKNR1ポリペプチドが該当する。 Wild-type RKNR1 polypeptides resistant to plant-parasitic nematodes include L-type RKNR1 polypeptides other than the RKNR1 polypeptides of Bei Khe, Naba, and Akage. Examples of L-type RKNR1 polypeptides other than the RKNR1 polypeptides of Bei Khe, Naba, and Akage include the wild-type RKNR1 polypeptide of N22 shown in SEQ ID NO: 1, the wild-type RKNR1 polypeptide of Kalo Dhan shown in SEQ ID NO: 1, and wild-type RKNR1 orthologs of these other rice varieties or other plant species. For example, the wild-type RKNR1 polypeptide of Ma Sho, the wild-type RKNR1 polypeptide of Khao Nok, the wild-type RKNR1 polypeptide of Jaguary, the wild-type RKNR1 polypeptide of Khau Mac Kho, the wild-type RKNR1 polypeptide of Padi Perak, the wild-type RKNR1 polypeptide of Rexmont, the wild-type RKNR1 polypeptide of Senshou, the wild-type RKNR1 polypeptide of Kahei, the wild-type RKNR1 polypeptide of Puluik Arang, the wild-type RKNR1 polypeptide of Ryou Suisan Koumai, the wild-type RKNR1 polypeptide of Jinguoyin, the wild-type RKNR1 polypeptide of Keiboba, the wild-type RKNR1 polypeptide of Qingyu, and the wild-type RKNR1 polypeptide of Deng Pao. Wild-type RKNR1 polypeptide from Zhai, wild-type RKNR1 polypeptide from Milyang23, wild-type RKNR1 polypeptide from Karahoushi, wild-type RKNR1 polypeptide from Kasalath, wild-type RKNR1 polypeptide from Jena035, wild-type RKNR1 polypeptide from Muha, wild-type RKNR1 polypeptide from Jhona2, wild-type RKNR1 polypeptide from Nepal8, wild-type RKNR1 polypeptide from Jarjan, wild-type RKNR1 polypeptide from Anjana Dhan, wild-type RKNR1 polypeptide from Shoni, wild-type RKNR1 polypeptide from Surjamukhi, wild-type RKNR1 polypeptide from ARC7291, wild-type RKNR1 polypeptide from ARC5955, wild-type RKNR1 polypeptide from ARC7047, wild-type RKNR1 polypeptide from ARC11094, Badari Wild-type RKNR1 polypeptide from Dhan, wild-type RKNR1 polypeptide from Nepal555, wild-type RKNR1 polypeptide from Kaluheenati, wild-type RKNR1 polypeptide from DV85, wild-type RKNR1 polypeptide from ARC10313, wild-type RKNR1 polypeptide from WAB56-50, wild-type RKNR1 polypeptide from WAB56-104, wild-type RKNR1 polypeptide from NERICA 1, wild-type RKNR1 polypeptide from NERICA 2, wild-type RKNR1 polypeptide from NERICA 4, wild-type RKNR1 polypeptide from NERICA 6, wild-type RKNR1 polypeptide from NERICA L20, wild-type RKNR1 polypeptide from NERICA L41, wild-type RKNR1 polypeptide from CG14, wild-type RKNR1 polypeptide from WK18, wild-type RKNR1 polypeptide from Davao1, wild-type RKNR1 polypeptide from Asu, wild-type RKNR1 polypeptide from IR58, wild-type RKNR1 polypeptide from Co13, Vary Examples of such polypeptides include the wild-type RKNR1 polypeptide from Futsi, the wild-type RKNR1 polypeptide from Shwe Nang Gyi, the wild-type RKNR1 polypeptide from Pinulupot1, the wild-type RKNR1 polypeptide from Local Basmati, the wild-type RKNR1 polypeptide from Basilanon, the wild-type RKNR1 polypeptide from Khau Tan Chiem, the wild-type RKNR1 polypeptide from Tima1, the wild-type RKNR1 polypeptide from Tupa729, the wild-type RKNR1 polypeptide from Basmati370, the wild-type RKNR1 polypeptide from IRAT109, the wild-type RKNR1 polypeptide from LTH, the wild-type RKNR1 polypeptide from IR24, the wild-type RKNR1 polypeptide from Kinandang Patong, and the wild-type RKNR1 polypeptide from Silewah.

植物寄生性センチュウ抵抗性の変異型RKNR1ポリペプチドとしては、上記いずれかの植物寄生性センチュウ抵抗性の野生型RKNR1ポリペプチドのアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列、又は、上記いずれかの植物寄生性センチュウ抵抗性の野生型RKNR1ポリペプチドのアミノ酸配列と60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、82%以上、85%以上、87%以上、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、又は99%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含むポリペプチドが挙げられる。例えば、配列番号1で示すアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列、又は、配列番号1で示すアミノ酸配列と60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、82%以上、85%以上、87%以上、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、又は99%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含むポリペプチドが挙げられる。植物寄生性センチュウ抵抗性の変異型RKNR1ポリペプチドは、植物寄生性センチュウ抵抗性の野生型RKNR1ポリペプチドの50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、若しくは90%以上の活性、又はそれと同等以上の活性を有するものが好ましい。 Examples of mutant RKNR1 polypeptides that are resistant to plant parasitic nematodes include amino acid sequences in which one or more amino acids have been deleted, substituted, or added in the amino acid sequence of any of the above-mentioned wild-type RKNR1 polypeptides that are resistant to plant parasitic nematodes, or polypeptides containing an amino acid sequence that is 60% or more, 65% or more, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 82% or more, 85% or more, 87% or more, 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more identical to the amino acid sequence of any of the above-mentioned wild-type RKNR1 polypeptides that are resistant to plant parasitic nematodes. Examples of such polypeptides include an amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted, or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or a polypeptide comprising an amino acid sequence having 60% or more, 65% or more, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 82% or more, 85% or more, 87% or more, 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. Preferably, the plant-parasitic nematode-resistant mutant RKNR1 polypeptide has 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, or 90% or more of the activity of the plant-parasitic nematode-resistant wild-type RKNR1 polypeptide, or an activity equivalent to or greater than that.

一実施形態において、植物寄生性センチュウ抵抗性の変異型RKNR1ポリペプチドは、配列番号12で示すアミノ酸配列における315位がGly以外のアミノ酸残基(例えばAsp)であり、配列番号12で示すアミノ酸配列における505位がAsp以外のアミノ酸残基(例えばGlu)であり、配列番号12で示すアミノ酸配列における745位がVal以外のアミノ酸残基(例えばAla)であり、及び/又は配列番号12で示すアミノ酸配列における1040位がGln以外のアミノ酸残基(例えばLeu)である。植物寄生性センチュウ抵抗性の変異型RKNR1ポリペプチドは、好ましくは配列番号12で示すアミノ酸配列における1040位がGln以外のアミノ酸残基(例えばLeu)である。 In one embodiment, the plant-parasitic nematode-resistant mutant RKNR1 polypeptide has an amino acid residue other than Gly (e.g., Asp) at position 315 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12, an amino acid residue other than Asp (e.g., Glu) at position 505 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12, an amino acid residue other than Val (e.g., Ala) at position 745 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12, and/or an amino acid residue other than Gln (e.g., Leu) at position 1040 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12. The plant-parasitic nematode-resistant mutant RKNR1 polypeptide preferably has an amino acid residue other than Gln (e.g., Leu) at position 1040 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12.

一実施形態において、植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチドは、(a)配列番号1で示すアミノ酸配列、(b)配列番号1で示すアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列、又は(c)配列番号1で示すアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列のいずれかを含むポリペプチド又はその断片からなる。 In one embodiment, the plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide consists of a polypeptide or a fragment thereof comprising either (a) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, (b) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 in which one or more amino acids are deleted, substituted, or added, or (c) an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.

本明細書において植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチドの「断片」とは、上記の植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチドにおいて、植物寄生性センチュウに対する抵抗性を宿主植物に付与する、及び/又は宿主植物の植物寄生性センチュウに対する抵抗性を増強する活性を有する断片、例えば植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチドの活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、若しくは90%以上の活性、又はそれと同等以上の活性を有する断片をいう。例えば、植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチドにおいてLRRドメインを含むポリペプチド断片が挙げられる。本断片を構成するポリペプチドのアミノ酸長は、特に限定しないが、例えば、植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチドにおいて、少なくとも50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、又は1000アミノ酸の連続する領域であればよい。 As used herein, a "fragment" of a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide refers to a fragment of the above-mentioned plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide that has the activity of conferring resistance to plant-parasitic nematodes to a host plant and/or enhancing the resistance of a host plant to plant-parasitic nematodes, such as a fragment that has 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, or 90% or more of the activity of the plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide, or an activity equivalent to or greater than these. Examples include polypeptide fragments containing the LRR domain of the plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide. The amino acid length of the polypeptide constituting this fragment is not particularly limited, but may be, for example, a region of at least 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, or 1000 consecutive amino acids in a plant parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide.

(2)植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチド
一実施形態において、本発明の植物寄生性センチュウ防除剤は、植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチドを含む、又はそれからなる。
(2) Polynucleotide encoding a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof In one embodiment, the plant-parasitic nematode control agent of the present invention comprises or consists of a polynucleotide encoding a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof.

本発明のポリヌクレオチドは、上記の植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド若しくはその断片をコードする。本発明のポリヌクレオチドは、植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチドであれば、その塩基配列は特に限定しない。例えば、配列番号1で示すアミノ酸配列からなるN22の野生型RKNR1ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド(例えば、N22の野生型RKNR1遺伝子であって、配列番号2で示す塩基配列からなるポリヌクレオチド)、又は配列番号1で示すアミノ酸配列からなるKalo DhanのRKNR1ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド(例えば、Kalo Dhanの野生型RKNR1遺伝子であって、配列番号2で示す塩基配列からなるポリヌクレオチド)である。The polynucleotide of the present invention encodes the above-mentioned plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof. The polynucleotide of the present invention is not particularly limited in its nucleotide sequence, as long as it encodes a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof. For example, the polynucleotide may encode the wild-type RKNR1 polypeptide of N22 consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 (e.g., a polynucleotide that is the wild-type RKNR1 gene of N22 and consists of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2), or the RKNR1 polypeptide of Kalo Dhan consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 (e.g., a polynucleotide that is the wild-type RKNR1 gene of Kalo Dhan and consists of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2).

一実施形態において、本発明のポリヌクレオチドは、(a)配列番号2で示す塩基配列、(b)配列番号2で示す塩基配列において1若しくは複数個の塩基が欠失、置換若しくは付加された塩基配列、(c)配列番号2で示す塩基配列と60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、82%以上、85%以上、87%以上、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、又は99%以上の同一性を有する塩基配列、又は(d)配列番号2で示す塩基配列に相補的な塩基配列と高ストリンジェントな条件でハイブリダイズする塩基配列のいずれかを含む。 In one embodiment, the polynucleotide of the present invention comprises any of the following: (a) a base sequence shown in SEQ ID NO: 2; (b) a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted, or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2; (c) a base sequence that has 60% or more, 65% or more, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 82% or more, 85% or more, 87% or more, 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more identity to the base sequence shown in SEQ ID NO: 2; or (d) a base sequence that hybridizes under highly stringent conditions to a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 2.

一実施形態において、本発明のポリヌクレオチドの塩基配列は、当該ポリヌクレオチドが導入される細胞におけるコドン使用頻度に合わせてコドン最適化した塩基配列であってもよい。 In one embodiment, the base sequence of the polynucleotide of the present invention may be a base sequence that has been codon-optimized to match the codon usage frequency in the cell into which the polynucleotide is introduced.

本発明のポリヌクレオチドは、DNA、又はmRNA等のRNAであってもよい。
本発明のポリヌクレオチドがmRNAである場合、その塩基配列は、上で例示したいずれかの塩基配列においてチミン(T)をウラシル(U)に置換した塩基配列をコーディング領域として含むmRNAとすることができる。本発明のポリヌクレオチドに該当するmRNAは、前記コーディング領域に加えて、5'末端のキャップ構造、3'末端のポリA鎖、開始コドン上流の5’非翻訳領域(5' UTR)、及び/又は終止コドン下流の3’非翻訳領域(3' UTR)等を含んでもよい。5' UTR及び/又は3' UTR等には、mRNAからの翻訳量を調節するための配列が含まれていてもよい。
The polynucleotide of the present invention may be DNA or RNA such as mRNA.
When the polynucleotide of the present invention is an mRNA, the base sequence may be an mRNA containing, as a coding region, a base sequence in which thymine (T) in any of the base sequences exemplified above is substituted with uracil (U). In addition to the coding region, the mRNA corresponding to the polynucleotide of the present invention may also contain a cap structure at the 5' end, a poly(A) tail at the 3' end, a 5' untranslated region (5' UTR) upstream of the start codon, and/or a 3' untranslated region (3' UTR) downstream of the stop codon. The 5' UTR and/or 3' UTR may contain a sequence for regulating the amount of translation from the mRNA.

(3)植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクター
一実施形態において、本発明の植物寄生性センチュウ防除剤は、植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターを含む、又はそれからなる。
(3) Expression vector containing a polynucleotide encoding a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof In one embodiment, the plant-parasitic nematode control agent of the present invention comprises or consists of an expression vector containing a polynucleotide encoding a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof.

本発明の発現ベクターは、本発明の植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチドを発現可能な状態で含む。本明細書において「発現可能な状態」とは、プロモーターの制御下にあるプロモーター下流域に、発現すべき遺伝子を配置していることをいう。 The expression vector of the present invention contains, in an expressible state, a polynucleotide encoding the plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide of the present invention or a fragment thereof. As used herein, "expressible state" means that the gene to be expressed is located downstream of the promoter under the control of the promoter.

本発明の発現ベクターは、必須構成要素として、プロモーター、及び「(2)植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチド」に記載のポリヌクレオチドを含む。 The expression vector of the present invention includes, as essential components, a promoter and a polynucleotide described in "(2) Polynucleotide encoding a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof."

本発明の発現ベクターとして使用可能なベクターは、例えば、プラスミド又はウイルスを利用した発現ベクターである。本明細書において、「発現ベクター」は、組換えベクターを包含するものとする。 Vectors that can be used as expression vectors in the present invention include, for example, plasmid- or virus-based expression vectors. As used herein, the term "expression vector" encompasses recombinant vectors.

プラスミドを利用した発現ベクター(以下、しばしば「プラスミド発現ベクター」と表記する)の場合、プラスミドには、限定はしないが、例えば、pPZP系、pSMA系、pUC系、pBR系、pBluescript系(Agilent Technologies社)、pTriEXTM系(TaKaRa社)、又はpBI系、pRI系若しくはpGW系のバイナリーベクター等を利用することができる。 In the case of expression vectors that use plasmids (hereinafter often referred to as "plasmid expression vectors"), the plasmids that can be used include, but are not limited to, pPZP, pSMA, pUC, pBR, pBluescript (Agilent Technologies), pTriEXTM (TaKaRa), or binary vectors such as pBI, pRI, or pGW.

ウイルスを利用した発現ベクター(以下、しばしば「ウイルス発現ベクター」と表記する)の場合、ウイルスには、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)、インゲンマメゴールデンモザイクウイルス(BGMV)、タバコモザイクウイルス(TMV)等を利用することができる。 In the case of expression vectors that use viruses (hereinafter often referred to as "viral expression vectors"), viruses that can be used include cauliflower mosaic virus (CaMV), bean golden mosaic virus (BGMV), and tobacco mosaic virus (TMV).

また、アグロバクテリウム法を用いる場合には、バイナリーベクター等のアグロバクテリウム法に適した発現ベクター又はその改変ベクターを用いることもできる。そのような発現ベクターとしては、例えば、pBI121、pBIN19、pSMAB704、pCAMBIA、pGreen等が挙げられる。 When using the Agrobacterium method, expression vectors suitable for the Agrobacterium method, such as binary vectors, or modified vectors thereof, can also be used. Examples of such expression vectors include pBI121, pBIN19, pSMAB704, pCAMBIA, and pGreen.

プロモーターは、各種プロモーター、例えば、過剰発現型プロモーター、構成的プロモーター、部位特異的プロモーター、時期特異的プロモーター、及び/又は誘導性プロモーターを用いることができる。植物細胞で作動可能な過剰発現型で構成的プロモーターの具体例としては、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)由来の35Sプロモーター、Tiプラスミド由来のノパリン合成酵素遺伝子のプロモーターPnos、トウモロコシ由来のユビキチンプロモーター、イネ由来のアクチンプロモーター、タバコ由来PRタンパク質プロモーター等が挙げられる。様々な植物種のリブロース二リン酸カルボキシラーゼの小サブユニット(Rubisco ssu)プロモーター、又はヒストンプロモーターも使用することができる。誘導性プロモーターの例としては、温度によって制御可能なヒートショックプロモーターや、テトラサイクリンの有無によって制御可能なテトラサイクリン応答性プロモーター等の誘導性プロモーターが挙げられる。Various promoters can be used, including overexpression promoters, constitutive promoters, site-specific promoters, stage-specific promoters, and/or inducible promoters. Specific examples of overexpression constitutive promoters that can function in plant cells include the 35S promoter derived from cauliflower mosaic virus (CaMV), the Pnos promoter of the Ti plasmid-derived nopaline synthase gene, the ubiquitin promoter derived from maize, the rice actin promoter, and the tobacco PR protein promoter. The small subunit (Rubisco ssu) promoter of ribulose bisphosphate carboxylase from various plant species or histone promoters can also be used. Examples of inducible promoters include heat shock promoters that can be controlled by temperature and tetracycline-responsive promoters that can be controlled by the presence or absence of tetracycline.

発現ベクターは、ターミネーター、エンハンサー、ポリA付加シグナル、5'-UTR(非翻訳領域)配列、イントロン配列、リボソーム結合配列、標識若しくは選択マーカー遺伝子、マルチクローニング部位、ヌクレアーゼ認識配列、及び/又は複製開始点等を含むこともできる。それぞれの種類は、宿主細胞内でその機能を発揮し得るものであれば、特に限定されない。導入する植物細胞又は植物宿主に応じて当該分野で公知のものを適宜選択すればよい。 An expression vector may also contain a terminator, enhancer, poly(A) addition signal, 5'-UTR (untranslated region) sequence, intron sequence, ribosome binding sequence, tagging or selection marker gene, multicloning site, nuclease recognition sequence, and/or replication origin. The type of each component is not particularly limited, as long as it can function within the host cell. Any component known in the art may be selected appropriately depending on the plant cell or plant host to be introduced.

ターミネーターは、例えば、ノパリン合成酵素(NOS)遺伝子のターミネーター、オクトピン合成酵素(OCS)遺伝子のターミネーター、CaMV 35Sターミネーター、大腸菌リポポリプロテインlppの3’ターミネーター、trpオペロンターミネーター、amyBターミネーター、ADH1遺伝子のターミネーター等が挙げられる。前記プロモーターにより転写された遺伝子の転写を終結できる配列であれば特に限定はしない。 Examples of terminators include the nopaline synthase (NOS) gene terminator, the octopine synthase (OCS) gene terminator, the CaMV 35S terminator, the 3' terminator of Escherichia coli lipopolyprotein lpp, the trp operon terminator, the amyB terminator, and the ADH1 gene terminator. There are no particular limitations on the sequence, as long as it is capable of terminating transcription of the gene transcribed by the promoter.

エンハンサーとしては、例えば、CaMV 35Sプロモーター内の上流側の配列を含むエンハンサー領域が挙げられる。活性ペプチドをコードする核酸等の発現効率を増強できるものであれば特に限定はされない。 An example of an enhancer is an enhancer region containing an upstream sequence within the CaMV 35S promoter. There are no particular limitations on the enhancer, as long as it can enhance the expression efficiency of a nucleic acid encoding an active peptide.

ヌクレアーゼ認識配列としては、制限酵素認識配列、Cre組換え酵素によって認識されるloxP配列、ZFNやTALEN等の人工ヌクレアーゼの標的となる配列、又はCRISPR/Cas9システムの標的となる配列が例示される。
複製起点配列としては、SV40複製起点配列が例示される。
Examples of nuclease recognition sequences include restriction enzyme recognition sequences, loxP sequences recognized by Cre recombinase, sequences that are targets of artificial nucleases such as ZFN and TALEN, and sequences that are targets of the CRISPR/Cas9 system.
An example of the replication origin sequence is the SV40 replication origin sequence.

選択マーカー遺伝子としては、薬剤耐性遺伝子(例えば、テトラサイクリン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子、スペクチノマイシン耐性遺伝子、クロラムフェニコール耐性遺伝子、ジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子、又はネオマイシン耐性遺伝子)、蛍光又は発光レポーター遺伝子(例えば、ルシフェラーゼ、β-ガラクトシダーゼ、β-グルクロニターゼ(GUS)、又はグリーンフルオレッセンスプロテイン(GFP))、ネオマイシンホスホトランスフェラーゼII(NPT II)、ジヒドロ葉酸還元酵素等の酵素遺伝子が挙げられる。 Selection marker genes include drug resistance genes (e.g., tetracycline resistance gene, ampicillin resistance gene, kanamycin resistance gene, hygromycin resistance gene, spectinomycin resistance gene, chloramphenicol resistance gene, dihydrofolate reductase gene, or neomycin resistance gene), fluorescent or luminescent reporter genes (e.g., luciferase, β-galactosidase, β-glucuronidase (GUS), or green fluorescent protein (GFP)), and enzyme genes such as neomycin phosphotransferase II (NPT II) and dihydrofolate reductase.

本発明の発現ベクターが包含し得る選択マーカー遺伝子は、本発明の発現ベクターが導入された細胞を選択することができる選択マーカー遺伝子である。選択マーカー遺伝子の具体例としては、例えばアンピシリン耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子、クロラムフェニコール耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子、ピューロマイシン耐性遺伝子、又はハイグロマイシン耐性遺伝子等の薬剤耐性遺伝子が挙げられる。 The selectable marker gene that can be included in the expression vector of the present invention is a selectable marker gene that allows selection of cells into which the expression vector of the present invention has been introduced. Specific examples of selectable marker genes include drug resistance genes such as the ampicillin resistance gene, kanamycin resistance gene, tetracycline resistance gene, chloramphenicol resistance gene, neomycin resistance gene, puromycin resistance gene, and hygromycin resistance gene.

本発明の発現ベクターが包含し得るレポーター遺伝子は、本発明の発現ベクターが導入された細胞を識別可能なレポーターをコードする遺伝子である。レポーター遺伝子としては、例えば、GFPやRFP等の蛍光タンパク質をコードする遺伝子や、ルシフェラーゼ遺伝子等が例示される。 The reporter gene that can be contained in the expression vector of the present invention is a gene that encodes a reporter that can identify cells into which the expression vector of the present invention has been introduced. Examples of reporter genes include genes that encode fluorescent proteins such as GFP and RFP, and luciferase genes.

1-3-2.その他の成分
本発明の植物寄生性センチュウ防除剤は、「1-3-1.有効成分」に記載した有効成分のみから構成されていてもよいが、必要に応じてその他の成分を含むことができる。
1-3-2. Other Components The plant-parasitic nematode control agent of the present invention may consist solely of the active ingredients described in "1-3-1. Active ingredients," but may also contain other ingredients as needed.

本発明の植物寄生性センチュウ防除剤は、農業製剤上許容可能な担体を含んでもよい。本明細書において「農業製剤上許容可能な担体」とは、本発明の植物寄生性センチュウ防除剤の活性に実質的に影響しない物質であって、植物の栽培に施用しても土壌及び水質等の環境に対する有害な影響がないか又は小さい、又は動物、特にヒトに対する有害性がないか又は低い物質をいう。例えば、溶媒、補助剤、賦形剤、乳化剤、分散剤、界面活性剤等が挙げられる。 The plant-parasitic nematode control agent of the present invention may contain an agriculturally acceptable carrier. As used herein, "agriculturally acceptable carrier" refers to a substance that does not substantially affect the activity of the plant-parasitic nematode control agent of the present invention, and that has no or little harmful effect on the environment, such as soil and water quality, when applied to plant cultivation, or is no or only slightly harmful to animals, particularly humans. Examples include solvents, adjuvants, excipients, emulsifiers, dispersants, surfactants, etc.

本発明の植物寄生性センチュウ防除剤は、有効成分の活性に影響しない範囲において、他の薬理作用を有する成分、すなわち、殺センチュウ剤、除草剤、肥料(例えば、尿素、硝酸アンモニウム、過リン酸塩)を包含することもできる。 The plant-parasitic nematode control agent of the present invention may also contain other ingredients with pharmacological action, i.e., nematicides, herbicides, and fertilizers (e.g., urea, ammonium nitrate, and superphosphate), to the extent that the activity of the active ingredient is not affected.

1-3-3.剤形
本発明の植物寄生性センチュウ防除剤の剤形は、本発明の植物寄生性センチュウ防除剤が施用される植物体内に侵入し得る状態であれば、いかなる状態であってもよく、例えば、液体状態の液剤、固体状態の固形剤とすることができる。液剤の場合、有効成分を適当な溶液に懸濁した溶液剤、油性分散液剤、エマルジョン剤、懸濁剤が挙げられる。固形剤の場合、有効成分が施用植物に作用し得る状態であれば、特に制限しない。例えば、粉剤、散剤、ペースト剤、ゲル剤が挙げられる。
1-3-3. Dosage Form The dosage form of the plant parasitic nematode control agent of the present invention may be in any state as long as it is capable of penetrating into the plant body to which it is applied, and may be, for example, a liquid formulation in a liquid state or a solid formulation in a solid state. In the case of a liquid formulation, examples include a solution in which the active ingredient is suspended in an appropriate solution, an oil dispersion, an emulsion, and a suspension. In the case of a solid formulation, there are no particular limitations as long as the active ingredient is in a state that can act on the plant to which it is applied. Examples include dusts, powders, pastes, and gels.

1-4.効果
本発明の植物寄生性センチュウ防除剤によれば、植物寄生性センチュウに罹患性の植物に、植物寄生性センチュウに対する抵抗性を付与することができる。また、本発明の植物寄生性センチュウ防除剤によれば、植物寄生性センチュウに抵抗性の植物において、植物寄生性センチュウに対する抵抗性を増強することができる。
1-4. Effects The plant-parasitic nematode control agent of the present invention can confer resistance to plant-parasitic nematodes to plants susceptible to plant-parasitic nematodes. Furthermore, the plant-parasitic nematode control agent of the present invention can enhance the resistance to plant-parasitic nematodes in plants that are resistant to plant-parasitic nematodes.

本発明の植物寄生性センチュウ防除剤によれば、本剤が適用される植物においてセンチュウ誘引活性、根部内へのセンチュウの移行、瘤形成、瘤成熟、根部内におけるセンチュウの成長、及び/又は宿主植物における巨大細胞の誘導を抑制することができる。 The plant-parasitic nematode control agent of the present invention can suppress nematode attractant activity, nematode migration into the roots, nodule formation, nodule maturation, nematode growth within the roots, and/or the induction of giant cells in the host plant in the plants to which the agent is applied.

2.植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する植物形質転換体又はその後代
2-1.概要
本発明の第2の態様は、植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する植物形質転換体又はその後代である。本発明の植物形質転換体又はその後代は、第1態様に記載のポリヌクレオチド又は発現ベクターを含み、ネコブセンチュウ等の植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する。本発明の植物形質転換体又はその後代は、センチュウ誘引活性、根部内へのセンチュウの移行、瘤形成、瘤成熟、根部内におけるセンチュウの成長、及び/又は宿主植物における巨大細胞の誘導が抑制されており、植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する。
2. Plant transformant or its progeny having resistance to plant parasitic nematodes 2-1. Overview A second aspect of the present invention is a plant transformant or its progeny having resistance to plant parasitic nematodes. The plant transformant of the present invention or its progeny comprises the polynucleotide or expression vector described in the first aspect and has resistance to plant parasitic nematodes such as root-knot nematodes. The plant transformant of the present invention or its progeny has suppressed nematode-attracting activity, nematode migration into roots, nodule formation, nodule maturation, nematode growth in roots, and/or giant cell induction in the host plant, and is resistant to plant parasitic nematodes.

2-2.構成
本明細書における「植物形質転換体」は、植物寄生性センチュウに対して抵抗性を獲得するように遺伝子改変された植物宿主をいう。
2-2. Constitution The term "transformed plant" as used herein refers to a plant host that has been genetically modified to acquire resistance to plant-parasitic nematodes.

本発明の植物形質転換体は、第1態様に記載の植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド若しくはその断片をコードするポリヌクレオチド、又は前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターを含む。 The plant transformant of the present invention comprises a polynucleotide encoding the RKNR1 polypeptide or a fragment thereof that is resistant to plant parasitic nematodes described in the first aspect, or an expression vector containing the polynucleotide.

本発明において形質転換される宿主植物種は、限定しない。宿主植物は、単子葉植物又は双子葉植物であってもよいが、単子葉植物が特に好ましい。単子葉植物であれば、イネ科に属する種(例えば、イネ、コムギ、オオムギ、ライムギ、トウモロコシ、サトウキビ、アワ、キビ、ヒエ、ソルガム、コウリャン)、バショウ科に属する種(例えば、バナナ、バショウ)、ヒガンバナ科に属する種(例えば、ネギ、タマネギ、ニンニク、ニラ)、又はパイナップル科に属する種(例えば、パイナップル)であってもよい。宿主植物は、植物寄生性センチュウに対して罹患性の植物種や植物寄生性センチュウに対する抵抗性が弱い植物種(例えば、S型RKNR1遺伝子を有するイネ品種、又はL型RKNR1遺伝子を有しない植物種)が好ましい。The host plant species to be transformed in the present invention is not limited. The host plant may be a monocotyledonous or dicotyledonous plant, with monocotyledonous plants being particularly preferred. Monocotyledonous plants may include species belonging to the Poaceae family (e.g., rice, wheat, barley, rye, corn, sugarcane, foxtail millet, millet, barnyard millet, sorghum, and sorghum), species belonging to the Musaceae family (e.g., banana and musa), species belonging to the Amaryllidaceae family (e.g., leek, onion, garlic, and chive), and species belonging to the Bromeliaceae family (e.g., pineapple). Host plants are preferably plant species susceptible to plant-parasitic nematodes or plant species with weak resistance to plant-parasitic nematodes (e.g., rice varieties with an S-type RKNR1 gene or plant species lacking an L-type RKNR1 gene).

本発明の植物形質転換体は、同一の遺伝情報を有するクローン体を包含する。植物形質転換体第1世代から採取した植物体の一部、例えば、表皮、師部、柔組織、木部若しくは維管束のような植物組織、葉、花弁、茎、根若しくは種子のような植物器官、又は植物細胞から植物組織培養法や挿し木、接木若しくは取り木によって得られるクローン体、あるいは根茎、塊根、球茎、ランナー等のような植物形質転換体第1世代から無性生殖で得られる栄養繁殖器官より新たに生じた新たなクローン体、植物形質転換体第1世代若しくはそれに由来するクローン体から脱分化処理によって誘導される不定胚等も本発明の植物形質転換体に含まれる。
一実施形態において、本発明の植物形質転換体は遺伝子組換え体であってもよい。
The plant transformant of the present invention includes clones having the same genetic information. Also included in the plant transformant of the present invention are parts of plants collected from the first generation of plant transformants, such as plant tissues such as the epidermis, phloem, parenchyma, xylem, or vascular bundles, plant organs such as leaves, petals, stems, roots, or seeds, or clones obtained from plant cells by plant tissue culture, cuttings, grafting, or layering; new clones newly generated from vegetative propagation organs obtained by asexual reproduction from the first generation of plant transformants, such as rhizomes, tuberous roots, corms, and runners; and somatic embryos induced by dedifferentiation treatment from the first generation of plant transformants or clones derived therefrom.
In one embodiment, the transformed plant of the present invention may be a genetically modified plant.

本明細書において「その後代」とは、前記植物形質転換体第1世代の有性生殖を介した子孫であって、植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド若しくはその断片をコードするポリヌクレオチド、又は前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターを保持し、かつ植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する宿主植物を意味する。後代の世代は問わない。 As used herein, the term "progeny" refers to a host plant that is a descendant of the first generation of the plant transformant through sexual reproduction, that harbors a polynucleotide encoding a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof, or an expression vector containing the polynucleotide, and that is resistant to plant-parasitic nematodes. The progeny generation is not important.

3.植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する植物形質転換体を製造する方法
3-1.概要
本発明の第3の態様は、植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する植物形質転換体を製造する方法に関する。本発明の製造方法によれば、植物寄生性センチュウ罹患性の植物から、抵抗性の植物形質転換体を製造することができる。
3. Method for Producing a Plant Transformant Resistant to Plant Parasitic Nematodes 3-1. Overview A third aspect of the present invention relates to a method for producing a plant transformant resistant to plant parasitic nematodes. According to the production method of the present invention, a resistant plant transformant can be produced from a plant susceptible to plant parasitic nematodes.

3-2.方法
本発明の植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する植物形質転換体を製造する方法は、必須の工程として導入工程、及び選択工程を含む。以下、各工程について具体的に説明をする。
The method of the present invention for producing a plant transformant having resistance to plant-parasitic nematodes essentially comprises an introduction step and a selection step. Each step will be specifically described below.

3-2-1.導入工程
本態様において「導入工程」は、植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターを宿主植物に導入する工程である。本工程で導入される発現ベクターの構成は、前記第1態様の「(3)植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクター」の記載に準じる。
3-2-1. Introduction step In this embodiment, the "introduction step" is a step of introducing an expression vector containing a polynucleotide encoding a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof into a host plant. The configuration of the expression vector introduced in this step is similar to that described in "(3) Expression vector containing a polynucleotide encoding a plant-parasitic nematode-resistant RKNR1 polypeptide or a fragment thereof" in the first embodiment.

発現ベクターの導入方法は、当該分野で公知の方法、例えば、アグロバクテリウム法、PEG-リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポソーム法、パーティクルガン法、マイクロインジェクション法を用いることができる。導入されたポリヌクレオチドは、宿主のゲノムDNA中に組み込まれてもよいし、導入されたポリヌクレオチドの状態(例えば、外来ベクターに含有されたまま)で存在していてもよい。さらに、導入されたポリヌクレオチドは、宿主のゲノムDNA中に組み込まれた場合のように宿主細胞内で維持され続けてもよいし、一過的に保持されてもよい。 Methods for introducing expression vectors can be known in the art, such as the Agrobacterium method, PEG-calcium phosphate method, electroporation, liposome method, particle gun method, and microinjection method. The introduced polynucleotide may be integrated into the genomic DNA of the host, or may exist in the form of an introduced polynucleotide (e.g., as contained in a foreign vector). Furthermore, the introduced polynucleotide may be maintained continuously within the host cell, as if it were integrated into the genomic DNA of the host, or may be maintained transiently.

アグロバクテリウム法を用いる場合は、アグロバクテリウム法に適した発現ベクターに植物寄生性センチュウ抵抗性のRKNR1ポリペプチド又はその断片をコードするポリヌクレオチドを挿入した後、適当なアグロバクテリウム、例えばアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)にエレクトロポレーション法等により導入し、この菌株を植物細胞、カルス、又は子葉切片等に接種して感染させればよい。好適なアグロバクテリウムとしては、限定するものではないが、GV3101、C58、C58C1Rif(R)、EHA101、EHA105、AGL1、LBA4404等の株を利用することができる。When using the Agrobacterium method, a polynucleotide encoding the RKNR1 polypeptide or a fragment thereof that confers resistance to plant parasitic nematodes is inserted into an expression vector suitable for the Agrobacterium method, and then introduced into an appropriate Agrobacterium, such as Agrobacterium tumefaciens, by electroporation or other methods. This strain is then inoculated into plant cells, callus, cotyledon segments, or the like for infection. Suitable Agrobacterium strains that can be used include, but are not limited to, GV3101, C58, C58C1Rif(R), EHA101, EHA105, AGL1, and LBA4404.

導入対象の宿主試料としては、植物の葉等の切片を使用してもよく、プロトプラストを調製して使用してもよい(Christou P, et al., Bio/Technology (1991) 9: 957-962)。例えばパーティクルガン法では、遺伝子導入装置(例えばPDS-1000(BIO-RAD社)等)を製造業者の説明書に従って使用して、本発明に係る発現ベクター又はDNA構築物をまぶした金属粒子をこのような試料に打ち込むことにより、植物細胞内に導入させ、形質転換植物細胞を得ることができる。操作条件は、通常は450~2000psi程度の圧力、4~12cm程度の距離で行う。 The host sample to be introduced may be a section of a plant leaf or the like, or a protoplast may be prepared and used (Christou P, et al., Bio/Technology (1991) 9: 957-962). For example, in the particle gun method, a gene introduction device (e.g., PDS-1000 (BIO-RAD)) is used according to the manufacturer's instructions to bombard such a sample with metal particles coated with the expression vector or DNA construct of the present invention, thereby introducing the vector into plant cells and obtaining transformed plant cells. The operation is typically performed under pressure of approximately 450-2000 psi and at a distance of approximately 4-12 cm.

3-2-2.選択工程
本態様において「選択工程」は、前記発現ベクターが導入された植物を選択する工程である。
3-2-2. Selection Step In this embodiment, the "selection step" is a step of selecting a plant into which the expression vector has been introduced.

本工程は、上述の方法で発現ベクターを宿主に導入した後、当該分野で公知の方法によって行えばよい。例えば、発現ベクター中の選択マーカー遺伝子やレポーター遺伝子にコードされるタンパク質の活性を利用して、形質転換体を選択することができる。This step can be carried out by methods known in the art after introducing the expression vector into the host using the method described above. For example, transformants can be selected using the activity of a protein encoded by a selectable marker gene or reporter gene in the expression vector.

一実施形態において、本発明の発現ベクター又はポリヌクレオチドを導入した植物細胞や子葉切片等を、植物組織培養法に従って選択培地で培養し、生存したカルスを再分化培地(適当な濃度の植物ホルモン(オーキシン、サイトカイニン、ジベレリン、アブシジン酸、エチレン、ブラシノライド等)を含む)で培養することにより、形質転換された植物体を再生することができる。このようにして形質転換体を選択することができる。 In one embodiment, transformed plants can be regenerated by culturing plant cells or cotyledon segments, etc., into which the expression vector or polynucleotide of the present invention has been introduced, on selective medium according to plant tissue culture methods, and culturing the surviving callus on regeneration medium (containing appropriate concentrations of plant hormones (auxin, cytokinin, gibberellin, abscisic acid, ethylene, brassinolide, etc.)). Transformants can be selected in this manner.

<実施例1:様々なイネ品種のサツマイモネコブセンチュウに対する抵抗性の検討>
(目的)
様々なイネ品種について、サツマイモネコブセンチュウ(Mi)に対する抵抗性を検討する。
Example 1: Examination of resistance of various rice varieties to sweet potato root-knot nematode
(the purpose)
Various rice varieties will be examined for resistance to the sweet potato root-knot nematode (Mi).

(方法)
(1)イネ品種
本実施例において評価の対象としたイネ品種は、温帯ジャポニカに属する11品種、熱帯ジャポニカに属する8品種、アウスに属する20品種、インディカに属する10品種、12種類の交雑品種、ネリカ関連系統に属する8品種、及び分類不明の8品種であった。上記の品種は農業・食品産業技術総合研究機構(NARO)Genbank、及び名古屋大学から得た。
(method)
(1) Rice Varieties The rice varieties evaluated in this example were 11 varieties belonging to the temperate japonica group, 8 varieties belonging to the tropical japonica group, 20 varieties belonging to the Aus group, 10 varieties belonging to the Indica group, 12 hybrid varieties, 8 varieties belonging to NERICA-related lines, and 8 varieties of unknown classification. The above varieties were obtained from Genbank of the National Agriculture and Food Research Organization (NARO) and Nagoya University.

(2)Mi抵抗性の評価方法
Mi抵抗性の評価は、本発明者の報告(Sunohara, H., Kaida, S., and Sawa, S., 2020, Plant Biotechnol., 37, 343-347)に記載の方法に従って行った。
(2) Evaluation method for Mi resistance
Mi resistance was evaluated according to the method described in the present inventors' report (Sunohara, H., Kaida, S., and Sawa, S., 2020, Plant Biotechnol., 37, 343-347).

具体的には、イネの種子を殺菌液(花王株式会社製キッチン用漂白剤の1000倍希釈液)に26℃で3日間浸し(吸水期)、カビや菌を死滅させると同時に発芽を誘導した。発芽後の種子をペーパーパウチ(CYG Seed Germination Pouch, Mega International, USA)にパウチ当たり2粒ずつ播種した。発芽した種子の入ったパウチを26℃の暗所に3日間置いた。次に、10パウチを木板で挟み、バネクランプで固定した後、12時間明所(26℃)/12時間暗所(24℃)で8日間育成した。なお、木板で挟む目的は、水分が多い状態ではセンチュウの感染効率が低下することから、ペーパーパウチから余分な水分を除去するためである。吸水14日後、1mLあたり400個体のJ2期サツマイモネコブセンチュウを含む溶液2mL(計800個体)を根に沿って添加した(センチュウ接種)。接種後、木板に挟んだ状態のパウチを暗所にて水平な状態で3日間置き、28℃で12時間、26℃で12時間暗所に直立させた。また、生育期間中は節水状態を維持し、各植物に対して、週1回(接種後7、14、21、28日)、文献(Nishiyama H. et al., 2015, Nematol. Res. 45:45-49.)に記載の液体肥料2mLを添加した。Specifically, rice seeds were soaked in a disinfectant solution (a 1:1000 diluted solution of Kao Corporation kitchen bleach) at 26°C for three days (water absorption period) to kill mold and bacteria and induce germination. After germination, the seeds were sown in paper pouches (CYG Seed Germination Pouch, Mega International, USA), two seeds per pouch. The pouches containing the germinated seeds were placed in a dark place at 26°C for three days. Next, 10 pouches were sandwiched between wooden boards, secured with spring clamps, and grown in a 12-hour light (26°C)/12-hour dark (24°C) environment for eight days. The purpose of sandwiching the pouches between wooden boards was to remove excess moisture from the paper pouches, as high moisture reduces nematode infection efficiency. After 14 days of imbibition, 2 mL of a solution containing 400 J2-stage root-knot nematodes per mL (800 total nematodes) was applied along the roots (nematode inoculation). After inoculation, the pouches were placed horizontally between wooden boards in a dark place for 3 days, then placed upright in the dark at 28°C for 12 hours and 26°C for 12 hours. Watering was maintained throughout the growth period, and each plant was treated with 2 mL of liquid fertilizer (described in Nishiyama H. et al., 2015, Nematol. Res. 45:45-49) once a week (7, 14, 21, and 28 days after inoculation).

卵塊数は吸水後48日(接種後34日)に計測した。根系全体を50ng/μLのエリオグロウシンに少なくとも15分間浸漬することにより染色し、青く染色された卵塊の数を測定した。卵塊数の計測後、根系を50℃のインキュベーターに最低5日間入れ、根内の水分を完全に除去した後に重量を測定した。得られた乾燥根重量と卵塊数から単位乾燥根重量当たりの卵塊数を計算した。T65の数値を基準値とした標準化した値を各品種の評価値(Evaluation value; EV)とした。The number of egg masses was counted 48 days after imbibition (34 days after inoculation). The entire root system was immersed in 50 ng/μL erioglossin for at least 15 minutes to stain, and the number of blue-stained egg masses was counted. After counting the number of egg masses, the root system was placed in a 50°C incubator for at least 5 days, and after completely removing all moisture from the roots, they were weighed. The number of egg masses per unit dry root weight was calculated from the obtained dry root weight and number of egg masses. The standardized value, using the T65 value as the reference value, was used as the evaluation value (EV) for each variety.

得られた評価値が0.6以上のイネ品種をMi罹患性の品種、評価値が0.6未満のイネ品種をMi抵抗性の品種に分類した。 Rice varieties with an evaluation value of 0.6 or higher were classified as Mi-susceptible varieties, and rice varieties with an evaluation value of less than 0.6 were classified as Mi-resistant varieties.

(結果)
各品種について得られた評価値を図1、図2、及び以下の表1に示す。
(result)
The evaluation values obtained for each variety are shown in Figures 1 and 2 and in Table 1 below.

温帯ジャポニカでは、銀坊主(Ginbouzu)以外の品種(T65、日本晴、金南風、ヒノヒカリ(Hinohikari)、ゆきひかり等)がMi罹患性を示した。一方、熱帯ジャポニカ、アウス、インディカ、及びネリカに属する品種では、Bei Khe及びNaba以外の品種がMi抵抗性を示した。In temperate japonica, all cultivars except Ginbouzu (T65, Nipponbare, Kinmaku, Hinohikari, Yukihikari, etc.) were susceptible to Mi. On the other hand, in tropical japonica, Aus, indica, and NERICA cultivars, all cultivars except Bei Khe and Naba were resistant to Mi.

インディカ品種のKalo DhanはT65と比較して約1%の評価値を示し(EV=0.01)、Miに対して極めて抵抗性の強い品種の一つであることが判明した。この結果に基づき、以降の実施例ではKalo DhanをMi抵抗性品種として用いた。The indica variety Kalo Dhan showed an evaluation value of approximately 1% compared to T65 (EV=0.01), indicating that it is one of the varieties with the highest resistance to Mi. Based on this result, Kalo Dhan was used as a Mi-resistant variety in the following examples.

<実施例2:T65とKalo Dhanの比較>
(目的)
サツマイモネコブセンチュウ(Mi)に対する抵抗性について、ジャポニカ品種T65とインディカ品種Kalo Dhanとの間で比較を行う。
Example 2: Comparison of T65 and Kalo Dhan
(the purpose)
Resistance to sweet potato root-knot nematode (Mi) will be compared between the japonica variety T65 and the indica variety Kalo Dhan.

(方法と結果)
(1)センチュウ誘引活性
T65及びKalo Dhanについて、根尖部へのセンチュウ誘引活性を検討した。
センチュウ誘引活性の測定は、文献(Wang, C., Lower, S., and Williamson, V.M., 2009, Nematology, 11:453-464)に記載のPluronic F-127ベースのマトリクスを使用し、以下の方法で行った。60mmディッシュにて2万匹のJ2幼虫期のMiを4℃にて3.5mLの培地(1.5mL ddH2O, 2mL 50%[w/v] Pluronic F-127 [Sigma P2443])中で混合した後、培地を固化させた。1枚のディッシュ上にイネ根部を2つ配置し、26℃、暗所にてインキュベートした。一晩経過後、イネ根部に誘引されたネコブセンチュウをDP74カメラ(オリンパス)で記録した。誘引インデックスは、文献(Tsai, A., et al., 2019, Mol Plant 12:99-112)に記載の方法を使用して、以下の式によって算出した。
誘引インデックス=[誘引個体数-バックグラウンド個体数]/[全個体数]
(式中、誘引個体数及びバックグラウンド個体数はそれぞれイネ又は水に誘引された個体数を示し、全個体数はこれらの個体数の合計を示す)
N=8の実験から得られた平均値±標準誤差を図3Aに示す。この結果から、Kalo Dhanのセンチュウ誘引活性はT65に比べて有意に低いことが示された。
(Methods and Results)
(1) Nematode attractant activity
The ability of T65 and Kalo Dhan to attract nematodes to the root apex was examined.
Measurement of nematode attraction was performed using a Pluronic F-127-based matrix as described previously (Wang, C., Lower, S., and Williamson, V.M., 2009, Nematology, 11:453-464). Twenty thousand J2-stage Mi were mixed in 3.5 mL of medium (1.5 mL ddH2O, 2 mL 50% [w/v] Pluronic F-127 [Sigma P2443]) in a 60 mm dish at 4°C, and the medium was allowed to solidify. Two rice roots were placed on each dish and incubated at 26°C in the dark. After overnight incubation, root-knot nematodes attracted to the rice roots were recorded using a DP74 camera (Olympus). The attraction index was calculated using the following formula, using the method described in the literature (Tsai, A., et al., 2019, Mol Plant 12:99-112).
Attraction index = [attracted population - background population] / [total population]
(In the formula, the number of attracted individuals and the number of background individuals represent the number of individuals attracted to rice or water, respectively, and the total number represents the sum of these numbers.)
The mean ± standard error obtained from N = 8 experiments is shown in Figure 3A. The results showed that the nematode attractant activity of Kalo Dhan was significantly lower than that of T65.

(2)センチュウ移行個体数
Miをイネ根尖部に直接接種し、1~21日後にイネ根尖部の3cmの領域を回収した。サンプルをフクシン酸で処理した後、根内部に侵入したセンチュウ数を測定した。
結果を図3Bに示す。センチュウ移行個体数を測定した結果、接種7日後の時点では、T65の移行個体数は、根尖部1個当たり8.35匹であったのに対して、Kalo Dhanでは2.42匹であった。さらに、接種14~21日後の時点では、T65の移行個体数が根尖部1個当たり8~10匹であったのに対して、Kalo Dhanでは1~3匹のみであった。したがって、Kalo DhanではT65に比べてセンチュウ移行個体数が低いことが示された。
(2) Number of migrating nematodes
Mi was directly inoculated into the root apex of rice plants, and a 3 cm area of the root apex was harvested 1 to 21 days later. The samples were treated with fuchsinic acid and the number of nematodes that had invaded the roots was counted.
The results are shown in Figure 3B. Measurement of the number of migrating nematodes revealed that 7 days after inoculation, the number of migrating nematodes in T65 was 8.35 per root apex, compared with 2.42 in Kalo Dhan. Furthermore, 14 to 21 days after inoculation, the number of migrating nematodes in T65 was 8 to 10 per root apex, compared with only 1 to 3 in Kalo Dhan. This indicates that the number of migrating nematodes in Kalo Dhan was lower than that in T65.

(3)瘤幅
上記(2)と同様にMiをイネ根尖部に直接接種し、T65及びKalo Dhanの根部における瘤幅を測定した。瘤幅の評価は、Mi接種の28日後に非瘤領域の根部の幅と瘤領域の幅を測定し(図3C左側)、その比率を相対瘤幅として算出することによって行った。
結果を図3C右側に示す。T65及びKalo Dhanにおける相対瘤幅は、それぞれ2.86±0.07及び1.44±0.04であり、Kalo Dhanは瘤成熟過程においても抵抗性を有することが示された。なお、T65及びKalo Dhanの瘤形成数はそれぞれ301個及び46個であり、T65と比較してKalo Dhanの瘤形成数は少なかった。
(3) Gall width: Mi was directly inoculated into the root apex of rice plants as described in (2) above, and gall width was measured in the roots of T65 and Kalo Dhan. Gall width was evaluated by measuring the width of the non-gall area and the width of the gall area 28 days after Mi inoculation (Fig. 3C, left), and calculating the ratio as the relative gall width.
The results are shown in the right side of Figure 3C. The relative nodule widths for T65 and Kalo Dhan were 2.86 ± 0.07 and 1.44 ± 0.04, respectively, indicating that Kalo Dhan was resistant to nodule maturation. The nodule counts for T65 and Kalo Dhan were 301 and 46, respectively, indicating that Kalo Dhan formed fewer nodules than T65.

(4)センチュウ成長速度
上記(2)と同様にMiをイネ根尖部に直接接種し、接種から14~21日後の時点で根部内に侵入したセンチュウの体幅を測定した。
結果を図3Dに示す。Kalo Dhanでは、T65と比較して、センチュウの成長が大幅に抑制されることが示された。
(4) Nematode growth rate As in (2) above, Mi was inoculated directly into the root apex of rice plants, and the body width of nematodes that had invaded the roots was measured 14 to 21 days after inoculation.
The results are shown in Figure 3D. Kalo Dhan showed a significant inhibition of nematode growth compared to T65.

(5)巨大細胞の形成
Miによる巨大細胞形成を観察するために、Miを接種してから7日後と21日後の時点で根部を回収した。回収後、根部サンプルを直ちにFAA緩衝液中(60%エタノール、7.5%酢酸、2.5%ホルマリン)に入れ、20時間の固定した後、エタノールで脱水を行い、エポキシ樹脂Technovit 7100(Kulzer Friedrichsdorf)中にサンプルを包埋した。5μmの切片を作製し、2.5%[w/v]トルイジンブルー染色液で染色を行った後、顕微鏡下で観察した。
(5) Giant cell formation
To observe Mi-induced giant cell formation, roots were harvested 7 and 21 days after Mi inoculation. After harvest, root samples were immediately placed in FAA buffer (60% ethanol, 7.5% acetic acid, 2.5% formalin) and fixed for 20 hours. They were then dehydrated in ethanol and embedded in Technovit 7100 epoxy resin (Kulzer Friedrichsdorf). Five-micrometer sections were prepared and stained with 2.5% [w/v] toluidine blue staining solution before microscopic examination.

T65及びKalo Dhanの根部における巨大細胞の様子を図4に示す。Kalo Dhanの瘤では、T65の瘤と比較して、巨大細胞の巨大化が大幅に抑制されていた。また、Kalo Dhanの瘤では、周囲の細胞において細胞分裂が抑制されていた。 Figure 4 shows the appearance of giant cells in the roots of T65 and Kalo Dhan. In Kalo Dhan nodules, giant cell enlargement was significantly suppressed compared to T65 nodules. Furthermore, cell division was suppressed in the surrounding cells in Kalo Dhan nodules.

以上の結果から、Kalo Dhanでは、T65と比較して、センチュウ誘引活性、センチュウの根部への移行、瘤形成の開始、瘤成熟、根部内におけるセンチュウの成長、及び巨大細胞の誘導がいずれも強く抑制されることが示された。 These results indicate that, compared to T65, Kalo Dhan strongly suppresses nematode attractant activity, nematode migration to roots, initiation of nodule formation, nodule maturation, nematode growth within roots, and giant cell induction.

<実施例3:Mi抵抗性遺伝子のマッピングと同定>
(目的)
QTL解析とポジショナルクローニングによってMi抵抗性遺伝子を同定する。
(方法と結果)
(1)RILの解析
T65とKalo Dhanを交配親とした組換え自殖系統(Recombinant inbred line;RIL)を128系統作製し、2,144個のSNPを用いてQTL(量的形質遺伝子座)解析を行った。その結果、2つの主要なQTLが第4染色体及び第6染色体上で見出され、それぞれqRKNR1(qROOT KNOT NEMATODE RESISTANCE 1)及びqRKNR2と命名した(図5A)。qRKNR1とqRKNR2の寄与率はそれぞれ29.84%と14.47%であった。
Example 3: Mapping and identification of the Mi resistance gene
(the purpose)
The Mi resistance gene will be identified by QTL analysis and positional cloning.
(Methods and Results)
(1) Analysis of RIL
We generated 128 recombinant inbred lines (RILs) by crossing T65 and Kalo Dhan, and performed quantitative trait loci (QTL) analysis using 2,144 SNPs. Two major QTLs were identified on chromosomes 4 and 6, named qRKNR1 (qROOT KNOT NEMATODE RESISTANCE 1) and qRKNR2, respectively (Fig. 5A). The contributions of qRKNR1 and qRKNR2 were 29.84% and 14.47%, respectively.

次に、第4染色体及び第6染色体上におけるピークに最も近いマーカーであるS4-693908及びS6-25039213の各々の遺伝子型(T65型又はKalo Dhan型)に基づいて、RILを4つの群に分類した(図5B)。その結果、S4-693908がKalo Dhan型であり、かつS6-25039213がT65型の群が、S4-693908がT65型であり、かつS6-25039213がKalo Dhan型の群よりも評価値が低く、Mi抵抗性が高いことが判明した。この結果から、qRKNR1がMi抵抗性に最も強い影響を有することが示され、qRKNR1についてさらなるマッピングを進めた。Next, the RILs were classified into four groups based on the genotypes (T65 or Kalo Dhan) of S4-693908 and S6-25039213, the markers closest to the peaks on chromosomes 4 and 6 (Figure 5B). The results showed that the group with S4-693908 and S6-25039213 as Kalo Dhan and T65 had lower scores and higher Mi resistance than the group with S4-693908 and S6-25039213 as T65 and Kalo Dhan. These results indicated that qRKNR1 has the strongest effect on Mi resistance, and further mapping of qRKNR1 was conducted.

(2)RHLの解析
qRKNR1のさらなるマッピングのために、上記RILの作出過程で取得した残余ヘテロ接合系統(Residual heterozygous line;RHL)に由来する43系統を取得し、indelマーカー(IDK0401、IDK0404、IDK0405、及びIDK0407)の遺伝子型と評価値の間の関連性を検討した。
結果を図6に示す。ライン#29267-39(EV=0.45)とライン#29267-63(EV=0.17)の結果から、抵抗性遺伝子はIDK0401とIDK0404との間の1.3Mb領域にマッピングされた。
(2) Analysis of RHL
For further mapping of qRKNR1, 43 lines derived from residual heterozygous lines (RHLs) obtained during the RIL production process were obtained, and the correlation between the genotypes of indel markers (IDK0401, IDK0404, IDK0405, and IDK0407) and the evaluation scores was examined.
The results are shown in Figure 6. From the results of line #29267-39 (EV = 0.45) and line #29267-63 (EV = 0.17), the resistance gene was mapped to the 1.3 Mb region between IDK0401 and IDK0404.

(3)RKNR1遺伝子の同定
上記(2)で特定された領域について、T65と同様にMi罹患性である日本晴のゲノム配列、及びKalo Dhanと同様にMi抵抗性であるN22のゲノム配列を比較した。その結果、Os04g0112100遺伝子座において、日本晴とN22の間で配列上の差異が見出された。T65及びKalo Dhanにおけるこの遺伝子座のゲノム配列をシーケンシングした結果、Os04g0112100遺伝子の配列は、それぞれ日本晴とN22の配列と完全に一致していた。Os04g0112100遺伝子をRKNR1(ROOT KNOT NEMATODE RESISTANCE 1)と命名した。
(3) Identification of the RKNR1 gene. The genome sequences of Nipponbare, which is Mi susceptible like T65, and N22, which is Mi resistant like Kalo Dhan, were compared for the region identified in (2) above. Sequence differences were found between Nipponbare and N22 at the Os04g0112100 locus. Genomic sequencing of this locus in T65 and Kalo Dhan revealed that the Os04g0112100 gene sequence was completely identical to the sequences of Nipponbare and N22, respectively. The Os04g0112100 gene was designated RKNR1 (ROOT KNOT NEMATODE RESISTANCE 1).

N22及びKalo DhanにおけるRKNR1アリルは、日本晴RKNR1アミノ酸配列(配列番号9)において271位と272位との間における1アミノ酸残基の挿入に対応する、3塩基の挿入を有する(図7のN22、Kalo Dhan)。また、日本晴RKNR1アミノ酸配列(配列番号9)上の339位に対応する位置では、塩基配列上の1塩基の違いにより、日本晴/T65ではThr残基であるのに対して、N22及びKalo DhanではArg残基であった(図7)。さらに、日本晴/T65ゲノムには、N22及びKalo Dhanと比較して、RKNR1アミノ酸配列中のNB-ARCドメインの中央部分からLRRドメインのC末端側付近に至る1754bpが欠失している。その結果、日本晴及びT65では、RKNR1アミノ酸配列においてLRRドメインの大部分が失われている(図7の日本晴、T65)。以下では、日本晴及びT65のRKNR1アミノ酸配列中に見出された1754bpの欠失を有するRKNR1アリルをS型と表記し、この欠失を有しないRKNR1アリルをL型と表記する。The RKNR1 alleles in N22 and Kalo Dhan contain a three-base insertion, corresponding to the insertion of one amino acid residue between positions 271 and 272 in the Nipponbare RKNR1 amino acid sequence (SEQ ID NO: 9) (N22, Kalo Dhan in Figure 7). Furthermore, at position 339 in the Nipponbare RKNR1 amino acid sequence (SEQ ID NO: 9), a single base difference results in a Thr residue in Nipponbare/T65, whereas an Arg residue in N22 and Kalo Dhan (Figure 7). Furthermore, compared to N22 and Kalo Dhan, the Nipponbare/T65 genome lacks a 1754-bp deletion in the RKNR1 amino acid sequence, spanning from the center of the NB-ARC domain to near the C-terminus of the LRR domain. As a result, Nipponbare and T65 lack most of the LRR domain in the RKNR1 amino acid sequence (Nipponbare, T65 in Figure 7). Hereinafter, the RKNR1 allele having the 1754 bp deletion found in the RKNR1 amino acid sequences of Nipponbare and T65 will be referred to as S type, and the RKNR1 allele without this deletion will be referred to as L type.

<実施例4:様々なイネ品種におけるRKNR1遺伝子構造の決定>
(目的)
実施例1で評価を行ったイネ品種について、RKNR1遺伝子の構造を決定し、Mi抵抗性との関係を検討する。
Example 4: Determination of RKNR1 gene structure in various rice varieties
(the purpose)
The structure of the RKNR1 gene will be determined for the rice varieties evaluated in Example 1, and its relationship with Mi resistance will be examined.

(方法と結果)
実施例1で評価を行った様々なイネ品種について、日本晴/T65に見出されたRKNR1アミノ酸配列中の1754bp欠失の有無を検討し、RKNR1遺伝子をL型又はS型に分類する。
各イネ品種のRKNR1遺伝子についてL型又はS型に分類した結果を図1の下に示す。
(Methods and Results)
The various rice varieties evaluated in Example 1 will be examined for the presence or absence of the 1754 bp deletion in the RKNR1 amino acid sequence found in Nipponbare/T65, and the RKNR1 gene will be classified into L-type or S-type.
The results of classifying the RKNR1 gene of each rice variety into L-type or S-type are shown at the bottom of Figure 1.

図1において、評価値が0.6以上であり、Mi罹患性であるイネ品種のうち、赤毛(Akage)、Bei Khe、及びNaba以外の品種では、RKNR1遺伝子はS型であることが判明した。一方、評価値が0.6未満であり、Mi抵抗性の品種では、RKNR1遺伝子はすべてL型であることが判明した。 In Figure 1, among the rice varieties with an evaluation value of 0.6 or higher and susceptible to Mi, the RKNR1 gene was found to be S-type in all varieties except Akage, Bei Khe, and Naba. On the other hand, in the Mi-resistant varieties with an evaluation value of less than 0.6, the RKNR1 gene was found to be L-type.

次に赤毛、Bei Khe、及びNabaにおいて、RKNR1遺伝子配列をシーケンシングにより決定した。その結果、Bei Khe及びNabaでは、NB-ARCドメインの前に4塩基の欠失があり、フレームシフトによってORF途中に終止コドンが生じていた(図7のBei Khe、Naba)。赤毛のRKNR1遺伝子配列には、N22のLRRドメインにおける1040位のアミノ酸がLeuからGluに置換されるSNP(図7のAkageにおけるL1040Q)が存在していることが判明した。赤毛では、このSNPによってLRRドメインの機能が変化していると考えられた。Next, the RKNR1 gene sequences were determined by sequencing in redheads, Bei Khe, and Naba. The results showed that in Bei Khe and Naba, there was a four-base deletion before the NB-ARC domain, resulting in a stop codon in the middle of the ORF due to a frameshift (Bei Khe and Naba in Figure 7). The RKNR1 gene sequence in redheads was found to contain a SNP in which the amino acid at position 1040 in the LRR domain of N22 was substituted from Leu to Glu (L1040Q in Akage in Figure 7). It was thought that this SNP altered the function of the LRR domain in redheads.

<実施例5:Kalo Dhan型RKNR1遺伝子の導入によるMi抵抗性形質への影響>
(目的)
Kalo DhanのRKNR1遺伝子を含むゲノム領域を日本晴に導入した形質転換株を作製し、Mi抵抗性が得られるか否かを検証する。
Example 5: Effect of introduction of Kalo Dhan-type RKNR1 gene on Mi resistance trait
(the purpose)
We will create a transformed strain by introducing the genomic region containing the RKNR1 gene of Kalo Dhan into Nipponbare, and verify whether Mi resistance can be obtained.

(方法)
Os04g0112100遺伝子における-3060~-1307bpのRKNR1上流配列(領域1)をattB1-OsMi4c1p-F(配列番号13)及びattB2-OsMi4c1p-M3Fr(配列番号14)のプライマーセット、並びにPrimeSTAR Max DNA Polymerase (TaKaRa)を用いて野生型Kalo DhanゲノムからPCR増幅した。次いで、attB1プライマー及びattB2プライマーを用いてPrimeSTAR Maxを用いてPCRを行い、PCR産物をBP clonase II (Thermo Fisher scientific)を用いてpDONR221ベクターにクローニングした。
(method)
The RKNR1 upstream sequence (region 1) from -3060 to -1307 bp in the Os04g0112100 gene was amplified from the wild-type Kalo Dhan genome using the attB1-OsMi4c1p-F (SEQ ID NO: 13) and attB2-OsMi4c1p-M3Fr (SEQ ID NO: 14) primer sets and PrimeSTAR Max DNA Polymerase (TaKaRa). PCR was then performed using PrimeSTAR Max with the attB1 and attB2 primers, and the PCR product was cloned into the pDONR221 vector using BP clonase II (Thermo Fisher Scientific).

次にOs04g0112100における-1324~-560bpのRKNR1上流配列(領域2)を合成し、pUC57-Ampベクター(Genewiz, Kawaguchi)にクローニングした。 Next, the RKNR1 upstream sequence (region 2) from -1324 to -560 bp in Os04g0112100 was synthesized and cloned into the pUC57-Amp vector (Genewiz, Kawaguchi).

Os04g0112100における-569~-1bpのRKNR1上流配列(領域3)及び一部のコーディング領域をpUC19-IF-OsMi4c1_r5s(配列番号15)及びpUC19-IF-OsMi4c1p-L4-r(配列番号16)のプライマーセット、並びにSapphireAmp Fast PCR Master Mix (TaKaRa)を用いてKalo DhanゲノムからPCR増幅した。次いで、上記プライマーセットを用いてPrimeSTAR Maxを用いてPCRを行い、PCR産物をNEBuilder HiFi DNA Assembly Master Mix (New England Biolabs)を用いてpUC19 Linearized vector(TaKaRa)にクローニングした。 The RKNR1 upstream sequence (region 3) from -569 to -1 bp and a portion of the coding region in Os04g0112100 were PCR amplified from the Kalo Dhan genome using the primer set pUC19-IF-OsMi4c1_r5s (SEQ ID NO: 15) and pUC19-IF-OsMi4c1p-L4-r (SEQ ID NO: 16) and SapphireAmp Fast PCR Master Mix (TaKaRa). PCR was then performed using the above primer set with PrimeSTAR Max, and the PCR product was cloned into the pUC19 Linearized vector (TaKaRa) using NEBuilder HiFi DNA Assembly Master Mix (New England Biolabs).

RKNR1コーディング配列をattB1-OsMi4c1-cDNA-F(配列番号17)及びattB2-OsMi4c1-cDNA-R(配列番号18)のプライマーセット、並びにPrimeSTAR Maxを用いてKalo DhanゲノムからPCR増幅した。次いで、attB1プライマー及びattB2プライマーを用いてPrimeSTAR Maxを用いてPCRを行い、PCR産物をBP clonase IIを用いてpDONR221ベクターにクローニングした。The RKNR1 coding sequence was PCR amplified from the Kalo Dhan genome using the attB1-OsMi4c1-cDNA-F (SEQ ID NO: 17) and attB2-OsMi4c1-cDNA-R (SEQ ID NO: 18) primer sets and PrimeSTAR Max. PCR was then performed using PrimeSTAR Max with the attB1 and attB2 primers, and the PCR product was cloned into the pDONR221 vector using BP clonase II.

RKNR1 3'配列(3007bp)をattB1-OsMi4c1t-F(配列番号19)及びattB2-OsMi4c1t-R(配列番号20)のプライマーセット、並びにPrimeSTAR Maxを用いてKalo DhanゲノムからPCR増幅した。次いで、attB1プライマー及びattB2プライマーを用いてPrimeSTAR Maxを用いてPCRを行い、PCR産物をBP clonase IIを用いてpDONR221ベクターにクローニングした。The RKNR1 3' sequence (3007 bp) was PCR amplified from the Kalo Dhan genome using the attB1-OsMi4c1t-F (SEQ ID NO: 19) and attB2-OsMi4c1t-R (SEQ ID NO: 20) primer sets and PrimeSTAR Max. PCR was then performed using PrimeSTAR Max with the attB1 and attB2 primers, and the PCR product was cloned into the pDONR221 vector using BP clonase II.

次に、領域1を含むエントリークローンから、pUC19-IF-M13F(配列番号29)及びOsMi4c1p-M3Fr(配列番号14)のプライマーセット、並びにPrimeSTAR Maxを用いて、Gateway attL1配列と共に領域1断片をPCR増幅した。領域1を含むベクターから、OsMi4c1p-M3F(配列番号21)及びOsMi4c1p-r5-r(配列番号23)のプライマーセット、並びにKOD One PCR Master Mix -Blue- (TOYOBO)を用いて、領域2断片をPCR増幅した。領域3を含むベクターから、OsMi4C1_r5(配列番号24)及びOsMi4c1-IF-ATG-pro-R(配列番号25)のプライマーセット、並びにPrimeSTAR Maxを用いて、領域3断片をPCR増幅した。RKNR1コーディング領域を含むベクターから、OsMi4c1-ATG-F(配列番号26)及びOsMi4C1-TAA-R(配列番号27)のプライマーセット、並びにPrimeSTAR Maxを用いて、RKNR1コーディング領域をPCR増幅した。RKNR1 3'配列を含むエントリークローンから、OsMi4c1-IF-TAA-Ter-F(配列番号28)及びpUC19-IF-M13R(配列番号30)のプライマーセット、並びにPrimeSTAR Maxを用いて、Gateway attL2配列と共にRKNR1 3'配列をPCR増幅した。上記5つのPCR産物をNEBuilderを使用してpUC19 Linearized vectorに組み込んだ。RKNR1ゲノム配列のエントリークローンをLR clonase II (Thermo Fisher scientific)を用いてpGWB1ベクター(Nakagawa T., et al., 2007, J. Biosci. Bioeng. 104:34-41)に移した。本実施例において用いたプライマーの配列を以下の表2に示す。Next, from the entry clone containing region 1, a region 1 fragment was PCR amplified together with the Gateway attL1 sequence using the primer set pUC19-IF-M13F (SEQ ID NO: 29) and OsMi4c1p-M3Fr (SEQ ID NO: 14) and PrimeSTAR Max. From the vector containing region 1, a region 2 fragment was PCR amplified using the primer set OsMi4c1p-M3F (SEQ ID NO: 21) and OsMi4c1p-r5-r (SEQ ID NO: 23) and KOD One PCR Master Mix -Blue- (TOYOBO). From the vector containing region 3, a region 3 fragment was PCR amplified using the primer set OsMi4C1_r5 (SEQ ID NO: 24) and OsMi4c1-IF-ATG-pro-R (SEQ ID NO: 25) and PrimeSTAR Max. The RKNR1 coding region was PCR-amplified from a vector containing the RKNR1 coding region using the primer set OsMi4c1-ATG-F (SEQ ID NO: 26) and OsMi4C1-TAA-R (SEQ ID NO: 27) and PrimeSTAR Max. From an entry clone containing the RKNR1 3' sequence, the RKNR1 3' sequence was PCR-amplified along with the Gateway attL2 sequence using the primer set OsMi4c1-IF-TAA-Ter-F (SEQ ID NO: 28) and pUC19-IF-M13R (SEQ ID NO: 30) and PrimeSTAR Max. The five PCR products were then integrated into the pUC19 linearized vector using NEBuilder. The entry clone containing the RKNR1 genomic sequence was transferred to the pGWB1 vector (Nakagawa T., et al., 2007, J. Biosci. Bioeng. 104:34-41) using LR clonase II (Thermo Fisher Scientific). The sequences of the primers used in this example are shown in Table 2 below.

バイナリーベクターを、エレクトロポレーションによりAgrobacterium tumefaciens株EHA105に導入した。イネの形質転換は、文献(Toki S., et al, Plant J. 47:969-976)に記載の方法に従って行った。具体的には、日本晴の種子を2N6上に28℃にて7日間置き、アグロバクテリウム懸濁液に数分間浸漬した後、2N6-AS培地上に移した。2℃にて暗所で3日間共培養した後、種子を25mg/Lのメロペネム(Wako)を含む滅菌水で洗浄してアグロバクテリウムを除去した。その後、50mg/Lのハイグロマイシンを含むN6D培地で、32℃にて連続光下で2週間培養し、続いて小植物体の再生と回収を行った。得られた形質転換株を用いてMi抵抗性の試験を行った。The binary vector was introduced into Agrobacterium tumefaciens strain EHA105 by electroporation. Rice transformation was performed according to the method described previously (Toki S., et al., Plant J. 47:969-976). Specifically, Nipponbare seeds were placed on 2N6 medium at 28°C for 7 days, immersed in an Agrobacterium suspension for several minutes, and then transferred to 2N6-AS medium. After co-cultivation for 3 days in the dark at 2°C, the seeds were washed with sterile water containing 25 mg/L meropenem (Wako) to remove the Agrobacterium. They were then cultured on N6D medium containing 50 mg/L hygromycin at 32°C under continuous light for 2 weeks, after which plantlets were regenerated and collected. The resulting transformants were tested for Mi resistance.

(結果)
Kalo DhanのRKNR1遺伝子を含むゲノム領域を日本晴に導入した形質転換株では、ベクターのみを導入した対照株と比較して、評価値が有意に低下した(図2)。この結果から、RKNR1遺伝子がMi抵抗性形質の原因遺伝子であり、Mi抵抗性品種のRKNR1遺伝子をMi罹患性品種に導入することによって、Mi抵抗性が付与されることが実証された。
本明細書で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願はそのまま引用により本明細書に組み入れられるものとする。
(result)
The transformants, which were transformed with the genomic region containing the RKNR1 gene from Kalo Dhan, showed a significantly lower evaluation score than the control line, which was transformed with the vector alone (Fig. 2). These results demonstrated that the RKNR1 gene is responsible for the Mi resistance trait, and that introducing the RKNR1 gene from a Mi-resistant cultivar into a Mi-susceptible cultivar confers Mi resistance.
All publications, patents, and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.

Claims (12)

以下の(a)~(c)で示すいずれかのアミノ酸配列を含むポリペプチドらなる植物寄生性センチュウ防除剤。
(a)配列番号1で示すアミノ酸配列、
(b)配列番号1で示すアミノ酸配列において1若しくは2~100個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列、又は
(c)配列番号1で示すアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列
A plant-parasitic nematode control agent comprising a polypeptide containing any of the amino acid sequences shown in (a) to (c) below:
(a) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1;
(b) an amino acid sequence in which 1 or 2 to 100 amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or (c) an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
請求項1に記載のポリペプチドコードするポリヌクレオチドを含む、植物寄生性センチュウ防除剤。 An agent for controlling plant-parasitic nematodes, comprising a polynucleotide encoding the polypeptide of claim 1. 前記ポリヌクレオチドが以下の(a)又は(b)で示す基配列を含む、請求項2に記載の植物寄生性センチュウ防除剤。
(a)配列番号2で示す塩基配列、又は
)配列番号2で示す塩基配列と90%以上の同一性を有する塩基配
The plant-parasitic nematode control agent according to claim 2, wherein the polynucleotide comprises the following base sequence (a) or (b) :
(a) the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, or
( b ) A nucleotide sequence having 90% or more identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2
請求項2又は3に記載のポリヌクレオチドを含む発現ベクターを含む、植物寄生性センチュウ防除剤。 A plant-parasitic nematode control agent comprising an expression vector containing the polynucleotide of claim 2 or 3. 前記植物寄生性センチュウがネコブセンチュウである、請求項1~4のいずれか一項に記載の植物寄生性センチュウ防除剤。 The plant-parasitic nematode control agent according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant-parasitic nematode is a root-knot nematode. 前記ネコブセンチュウが、イネネコブセンチュウ、サツマイモネコブセンチュウ、キタネコブセンチュウ、及びジャワネコブセンチュウからなる群から選択される、請求項5に記載の植物寄生性センチュウ防除剤。 The plant-parasitic nematode control agent according to claim 5, wherein the root-knot nematode is selected from the group consisting of Meloidogyne oryzae, Meloidogyne incognita, Meloidogyne northernis, and Meloidogyne javanica. 請求項2若しくは3に記載のポリヌクレオチド、又は請求項4に記載の発現ベクターを含む、植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する植物形質転換体、又は前記ポリヌクレオチド若しくは前記発現ベクターを保持したその後代。 A transformed plant having resistance to plant parasitic nematodes, comprising the polynucleotide of claim 2 or 3, or the expression vector of claim 4, or its progeny harboring said polynucleotide or said expression vector. 単子葉植物である、請求項7に記載の植物形質転換体又はその後代。 The transformed plant or its progeny according to claim 7, which is a monocotyledonous plant. 単子葉植物がイネ科植物である、請求項8に記載の植物形質転換体又はその後代。 The transformed plant or its progeny according to claim 8, wherein the monocotyledonous plant is a grass plant. 前記イネ科植物が、イネ、コムギ、オオムギ、ライムギ、トウモロコシ、サトウキビ、アワ、キビ、ヒエ、及びソルガムからなる群から選択される、請求項9に記載の植物形質転換体又はその後代。 The transformed plant or its progeny according to claim 9, wherein the grass plant is selected from the group consisting of rice, wheat, barley, rye, corn, sugarcane, foxtail millet, millet, barnyard millet, and sorghum. 遺伝子組換え体である、請求項7~10のいずれか一項に記載の植物形質転換体又はその後代。 The plant transformant or its progeny described in any one of claims 7 to 10, which is a genetically modified organism. 植物寄生性センチュウに対して抵抗性を有する植物形質転換体を製造する方法であって、
請求項4に記載の発現ベクターを植物に導入する工程、及び
前記発現ベクターが導入された植物を選択する工程
を含む、方法。
1. A method for producing a plant transformant having resistance to plant-parasitic nematodes, comprising:
A method comprising the steps of: introducing the expression vector according to claim 4 into a plant; and selecting a plant into which the expression vector has been introduced.
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