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JP-2026514575-A - 高温においてトバモウイルスに対して抵抗性であるトマト植物

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Abstract

本発明は、少なくとも28℃の温度においてトバモウイルスに対して抵抗性であるS.リコペルシクム種の植物であって、TBRFV抵抗性遺伝子を含み、少なくとも1つの温度感受性低減(TSR)遺伝子を更に含む、植物に関する。本発明は更に、少なくとも28℃の温度でS.リコペルシクム植物においてトバモウイルスに対する抵抗性を提供する、少なくとも1つの温度感受性低減(TSR)遺伝子と組み合わせたTBRFV抵抗性遺伝子の組合せ、及び少なくとも28℃の温度においてTBRFV抵抗性であるトマト植物を提供するための方法に関する。

Inventors

  • セルジオ・デ・ラ・フェンテ・ファン・ベンテム
  • アルバート・グリット
  • コーネリス・ウォルター・フェルヴァイ

Assignees

  • エンザ・ザデン・ベヘール・ベー・フェー

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20240405
Priority Date
20230426

Claims (18)

  1. トバモウイルスに対して抵抗性であるS.リコペルシクム種の植物であって、前記植物が、TBRFV抵抗性タンパク質をコードするTBRFV抵抗性遺伝子を含み、前記タンパク質が、配列番号2との少なくとも90%のアミノ酸配列同一性を有し、前記植物が、配列番号4、配列番号6、及び配列番号8、好ましくは、配列番号4からなる群から選択される温度感受性低減(TSR)タンパク質との少なくとも95%の配列同一性を有する前記TSRタンパク質をコードする少なくとも1つのTSR遺伝子を更に含む、植物。
  2. 前記TBRFV抵抗性遺伝子が、配列番号1との少なくとも90%のヌクレオチド配列同一性を有するコーディング配列を含む、請求項1に記載の植物。
  3. 前記TBRFV抵抗性遺伝子が、前記植物のゲノムにおいて、ヘテロ接合性又はホモ接合性、好ましくは、ホモ接合性で存在する、請求項1又は2に記載の植物。
  4. 前記少なくとも1つのTSR遺伝子が、前記植物のゲノムにおいて、ヘテロ接合性又はホモ接合性、好ましくは、ホモ接合性で存在する、請求項1から3のいずれか一項に記載の植物。
  5. 前記植物が、それぞれが配列番号2及び配列番号4のコーディング配列を含む前記TBRFV及び前記TSR遺伝子を含み、前記遺伝子がいずれも、ホモ接合性で存在する、請求項1から4のいずれか一項に記載の植物。
  6. 前記植物が、ブラウンルゴースフルーツウイルス(TBRFV)、トバモウイルス株Tm0、Tm1、Tm2、好ましくは、TBRFVに対して抵抗性である、請求項1から5のいずれか一項に記載の植物。
  7. 前記植物が、少なくとも28℃、好ましくは少なくとも30℃、より好ましくは少なくとも32℃、もっとも好ましくは少なくとも35℃の温度において抵抗性であり、前記温度が、少なくとも1日間連続で、好ましくは少なくとも2日間連続で、より好ましくは少なくとも3日間連続で、更により好ましくは少なくとも4日間連続で、もっとも好ましくは少なくとも6日間連続で存在する平均温度であり、前記植物が、TBRFVに対して抵抗性であり、トバモウイルス病害及び/又は壊死性症状を示さない、請求項1から6のいずれか一項に記載の植物。
  8. 前記植物が、農学的な果実を産生する農学的な植物である、請求項1から7のいずれか一項に記載の植物。
  9. 前記TBRFV抵抗性遺伝子が、受託番号NCIMB 43279に見出される、請求項1から8のいずれか一項に記載の植物。
  10. 請求項1から9のいずれか一項に記載の植物に由来する植物、植物部分、組織、植物細胞、及び/又は種子。
  11. S.リコペルシクム植物においてトバモウイルスに対する抵抗性を提供するための、前記植物において少なくとも1つの温度感受性低減(TSR)遺伝子と組み合わせたTBRFV抵抗性遺伝子であって、前記TBRFV遺伝子が、配列番号1のコーディング配列を含み、前記TSR遺伝子が、配列番号3、配列番号5、及び配列番号7、好ましくは、配列番号3からなる群から選択されるコーディング配列を含む、少なくとも1つの温度感受性低減(TSR)遺伝子と組み合わせたTBRFV抵抗性遺伝子。
  12. 前記植物が、少なくとも28℃、好ましくは少なくとも30℃、より好ましくは少なくとも32℃、もっとも好ましくは少なくとも35℃の温度において抵抗性であり、前記温度が、少なくとも1日間連続で、好ましくは少なくとも2日間連続で、より好ましくは少なくとも3日間連続で、更により好ましくは少なくとも4日間連続で、もっとも好ましくは少なくとも6日間連続で存在する平均温度であり、前記植物が、TBRFVに対して抵抗性であり、トバモウイルス病害及び/又は壊死性症状を示さない、請求項11に記載の少なくとも1つの温度感受性低減(TSR)遺伝子と組み合わせたTBRFV抵抗性遺伝子。
  13. 請求項1から9のいずれか一項に記載のTBRFVに対して抵抗性であるS.リコペルシクム種の植物を産生させるための方法であって、 a)第1のトマト植物を選択する工程であって、前記選択が、前記第1のトマト植物において、TBRFV抵抗性タンパク質をコードするTBRFV抵抗性遺伝子の存在を構築することを含み、前記タンパク質が、配列番号2との少なくとも90%のアミノ酸配列同一性を有する、工程、 b)例えば交配によって、特定されたTBRFV抵抗性遺伝子を、第2のトマト植物に移入する工程であって、前記第2のトマト植物が、配列番号4、配列番号6、及び配列番号8、好ましくは、配列番号4からなる群から選択されるTSRタンパク質との少なくとも95%の配列同一性を有する前記TSRタンパク質をコードする少なくとも1つのTSR遺伝子を含む、工程 を含む、方法。
  14. 請求項1から9のいずれか一項に記載のTBRFVに対して抵抗性であるS.リコペルシクム種の植物を選択するための方法であって、S.リコペルシクム植物の選択を含み、前記選択が、前記S.リコペルシクム植物において、TBRFV抵抗性タンパク質をコードするTBRFV抵抗性遺伝子の存在を構築することであって、前記タンパク質が、配列番号2との少なくとも90%のアミノ酸配列同一性を有し、並びに前記S.リコペルシクム植物において、配列番号4、配列番号6、及び配列番号8、好ましくは、配列番号4からなる群から選択されるTSRタンパク質との少なくとも95%の配列同一性を有する前記TSRタンパク質をコードするTSR遺伝子の存在を構築することを含む、方法。
  15. TBRFV蔓延の条件下においてトマト植物のトマト産生損失を低減させるための方法であって、前記トマト植物が、少なくとも28℃の温度において抵抗性であり、前記温度が、少なくとも1日間連続で、好ましくは少なくとも2日間連続で存在する平均温度であり、前記方法が、請求項1から9のいずれか一項に記載のS.リコペルシクム種の植物を提供する工程を含む、方法。
  16. 少なくとも28℃の温度において壊死症状を低減させるためのトマト植物における少なくとも1つの温度感受性低減(TSR)遺伝子の使用であって、前記温度が、少なくとも1日間連続で、好ましくは少なくとも2日間連続で存在する平均温度であり、前記少なくとも1つのTSR遺伝子が、配列番号3、配列番号5、及び配列番号7からなる群から選択される配列、好ましくは、配列番号3と少なくとも95%の配列同一性を有するコーディング配列を含む、使用。
  17. 前記少なくとも1つの温度感受性低減(TSR)遺伝子が、前記トマト植物において、配列番号1との少なくとも90%のヌクレオチド配列同一性を有するコーディング配列を含むTBRFV遺伝子と組み合わされる、請求項16に記載の使用。
  18. 前記TBRFV抵抗性遺伝子が、前記植物のゲノムにおいて、ヘテロ接合性若しくはホモ接合性、好ましくは、ホモ接合性で存在する、及び/又は前記少なくとも1つのTSR遺伝子が、前記トマト植物のゲノムにおいて、ヘテロ接合性若しくはホモ接合性、好ましくは、ホモ接合性で存在する、請求項16又は17に記載の使用。

Description

本発明は、高温においてトバモウイルスに対して抵抗性であるS.リコペルシクム(S. lycopersicum)種の植物であって、TBRFV抵抗性遺伝子を含み、少なくとも1つの温度感受性低減(TSR)遺伝子を更に含む、植物に関する。本発明は更に、少なくとも28℃の温度でS.リコペルシクム植物においてトバモウイルスに対する抵抗性を提供する、少なくとも1つの温度感受性低減(TSR)遺伝子と組み合わせたTBRFV抵抗性遺伝子の組合せ、及び少なくとも28℃の温度においてTBRFV抵抗性であるトマト植物を提供するための方法に関する。 2014年に、トマトに感染する新しいウイルス性病害の発生が、イスラエル及びヨルダンで起こり、世界中に急速に拡がった。この新しい病害は、新規トバモウイルスと特定され、ToBRFVと称される(TBRFVとしても知られる)。ToBRFV感染は、葉における壊死性病変を伴い、トマト植物は、季節の終わりに軽度の葉の症状を示すが、果実には強い褐色の萎縮症状を示し、果実が消費に適さないものとなる。トバモウイルスは、ナス科の植物、例えば、タバコ、ジャガイモ、トマト、及びナスを含む植物に感染するウイルス種であるヴィルガウイルス(Virgaviridae)の1つの属であり、とりわけ、世界中で野菜作物に対してもっとも深刻な驚異である。トバモウイルスは、保護環境で栽培されるトマト作物において特に問題となり、外部からの種子汚染によって長距離にわたって、並びに作業者の手、衣服、道具による一般的な耕作行為を通じて植物から植物へと機械的に伝達され、種子及び汚染された土壌中で感染性を保存することができる。 トバモウイルスに対する戦いにおいて、抵抗性遺伝子の遺伝子移入によって抵抗性がトマトに導入され、完全な抵抗性がもたらされた。しかしながら、ウイルスは適応及び進化し、結果としてウイルス突破を生じることになるため、時間とともに抵抗性は破られることになる可能性が高い。したがって、特に新しいToBRFVに対して、抵抗性の作物を提供しそれを維持するために必要とされる抵抗性遺伝子又は遺伝子の組合せを特定するための継続的な戦いが残る。更に、この分野における近年の研究では、ToBRFVが、高温条件下、すなわち、28℃を上回る温度において、以前に抵抗性であったトマト植物に感染し、病害症状を引き起こし、植物において過敏感反応の増加及び作物損傷の増加をもたらすことができることを示しているとみられる。 過敏感反応(HR)は、病原体又は他のストレス因子、例えば、トバモウイルス感染の認識時に活性化される、植物における防御機序である。HRは、病害を受けた組織における急速なプログラム細胞死によって特徴付けられ、これにより、病原体の拡がりが制限され、植物に対するさらなる損傷が防止される。トマト植物は、トマトを含む広範な植物に感染するウイルス属であるトバモウイルスに感染した場合にHRを示すことが知られている。トマト植物におけるHRは、植物抵抗性タンパク質によるウイルスタンパク質の認識によってトリガーされ、これにより、細胞死の活性化をもたらすシグナル伝達カスケードが開始される。しかしながら、研究では、トマト植物におけるHRは、摂氏28度又はそれを上回る高温において、特にトバモウイルス感染の場合には、機能が損なわれ得ることが示されている。これは、高温において誘導される熱ストレスが、HRをトリガーするシグナル伝達経路を妨害し得、ウイルスがより容易に拡がり、植物に対してより多くの損傷を引き起こすことを可能にし得るためである可能性が高い。高温は、抵抗性タンパク質の機能を阻害し、それらがウイルスタンパク質を認識しシグナル伝達カスケードを開始しないようにすると考えられる。加えて、熱ストレスはまた、HRの活性化を妨害し得る熱ショックタンパク質の産生も誘導し得る。 まとめると、HRは、トマト植物においてトバモウイルス感染に対する重要な防御機序であるが、その有効性は、高温条件下では損なわれ得る。HRに関与する分子機序及び異なる環境条件下におけるその法則を理解することは、ウイルス感染、特にトマト植物におけるトバモウイルス(Tobomovirus)感染に対する植物抵抗性を改善するための戦略の開発に役立ち得る。 Andrus CF, Reynard GB, Wade BL (1942) "Relative resistance of tomato varieties, selections, and crosses to defoliation by Alternaria and Stemphylium. US Department of Agriculture Circular 652 好ましい実施形態によると、本発明は、植物であって、TBRFV抵抗性遺伝子が、配列番号1との少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも98%、更により好ましくは少なくとも99%、もっとも好ましくは100%のヌクレオチド配列同一性を有するコーディング配列を含む、植物に関する。 なおも別の好ましい実施形態によると、本発明は、植物であって、TBRFV抵抗性遺伝子が、前記植物のゲノムにおいて、ヘテロ接合性又はホモ接合性で存在する、植物に関する。実験データから、抵抗性が優性であること、及びTBRFV抵抗性遺伝子が、好ましくは、TBRFVトバモウイルスに対する抵抗性を提供するために植物のゲノムにおいて少なくともヘテロ接合性で存在することを、結論付けることができる。同様の状況が、1つ又は複数のTSR遺伝子に関する実験において見られた。1つ又は複数のTSR遺伝子がホモ接合性で存在していた場合には、高温条件下における植物のTBRFVウイルスに対する抵抗性は、有意に改善された。 別の好ましい実施形態によると、本発明は、植物であって、少なくとも1つのTSR遺伝子が、前記植物のゲノムにおいて、ヘテロ接合性又はホモ接合性で、好ましくは、ホモ接合性で存在する、植物に関する。例えば、本発明の植物は、TBRFV遺伝子(ホモ接合性若しくはヘテロ接合性)、及び/又はTSR-1遺伝子(ホモ接合性若しくはヘテロ接合性)、及び/又はTSR-2遺伝子(ホモ接合性若しくはヘテロ接合性)、及び/又はTSR-3遺伝子(ホモ接合性若しくはヘテロ接合性)、及び/又はTSR-4遺伝子座(ホモ接合性若しくはヘテロ接合性)を含む。 別の好ましい実施形態によると、本発明は、植物であって、植物が、それぞれが配列番号2(TBRFVコーディング配列)及び配列番号4(TSR-1コーディング配列)のコーディング配列を含むTBRFV及びTSR遺伝子を含み、前記遺伝子がいずれも、ホモ接合性で存在する、植物に関する。 なおも別の好ましい実施形態によると、本発明は、植物であって、植物が、配列番号2(TBRFV)のコーディング配列を含むTBRFV遺伝子、及び配列番号4(TSR-1)のコーディング配列を含むTSR遺伝子、及び別のTSR遺伝子(本明細書においてTSR4と称される)を含む遺伝子座(本明細書においてTSR4遺伝子座と称される)を含み、TSR4遺伝子が、配列番号10、配列番号11、及び配列番号12のマーカー配列に連結されており、好ましくは、前記遺伝子及び遺伝子座がすべて、ホモ接合性で存在する、植物に関する。植物が、配列番号2及び配列番号4のコーディング配列をコードする遺伝子を含み、配列番号10(フォワードマーカー:TGTTAGGATGCGATATATGTAC)、配列番号11(リバースマーカー、CTGGATAGGAGTGGATTTAC)、及び配列番号12(プローブ、GTTTATGTGTTAtGTTGCTATtAATGAGG)のマーカー配列に連結されたTSR4遺伝子座を更に含む場合、高温においてTBRFVに対する病害抵抗性に対する作用のさらなる改善及び壊死の低減/不在が観察されることが、結果により示されている。これらの改善された病害及び壊死表現型はまた、TBRVF遺伝子(すなわち、配列番号2)並びにTSR4遺伝子を含むTSR-4遺伝子座(配列番号10、配列番号11、及び配列番号12のマーカー配列に連結されている)を含む植物においても観察されており、配列番号4との組合せで、前記植物においてなおもさらなる改善が存在する。好ましくは、前記改善された植物は、そのゲノムにTBRVF、TSR-1、及びTSR-4遺伝子及び遺伝子座をホモ接合性で含み、ホモ接合性植物は、この点においてヘテロ接合性植物よりも優れている。 好ましい実施形態によると、本発明は、植物であって、TSR4遺伝子座が配列番号10、配列番号11、及び配列番号12のマーカー配列に連結されており(それと共分離される)、TSR-4遺伝子を含む、植物に関する。TSR4遺伝子座は、好ましくは、8.500.000bp～10.500.000bp(Heinz 2.40参照ゲノム)に存在することが見出される。より好ましくは、TSR-4遺伝子座は、ソラヌム・ピンピネリフォリウム(Solanum pimpinellifolium)植物PI 79532から得ることができる(Andrus CF, Reynard GB, Wade BL (1942) "Relative resistance of tomato varieties, selections, and crosses to defoliation by Alternaria and Stemphylium. US Department of Agriculture Circular 652によっても説明されている)。 好ましい実施形態によると、本発明は、植物であって、植物が、ブラウンルゴースフルーツウイルス(TBRFV)、トバモウイルス株Tm0、Tm1、Tm2、好ましくは、TBRFVに対して抵抗性である、植物に関する。 好ましい実施形態によると、本発明は、植物であって、植物が、少なくとも28℃、好ましくは少なくとも30℃、より好ましくは少なくとも32℃、もっとも好ましくは少なくとも35℃の温度において抵抗性であり、前記温度が、少なくとも1日間連続で、好ましくは少なくとも2日間連続で、より好ましくは少なくとも3日間連続で、更により好ましくは少なくとも4日間連続で、もっとも好ましくは少なくとも6日間連続で存在する平均温度であり、植物が、TBRFVに対して抵抗性であり、トバモウイルス病害及び/又は壊死性症状を示さない、植物に関する。上述のように、温度は、これらの連続した日数内で変動してもよい(すなわち、日中は高い温度及び夜間は低い温度)が、平均で少なくとも28℃であり、平均温度が得られる高い温度と低い温度との間の変動は多くとも1～7℃である。更に、温度は、前記連続した日数内で平均温度を構成するものが27℃よりも低くなってはならない。 別の好ましい実施形態によると、本発明は、植物であって、植物が、農学的な果実を産生する農学的な植物である、植物に関する。本発明の植物は、これらの高温条件下において、果実サイズ、果実収率、及び葉の健康状態からなる群から選択される1つ又は複数の農学的な特性を維持する。 なおも別の好ましい実施形態によると、本発明は、前記TBRFV抵抗性遺伝子が、受託番号NCIMB 43279に見出される、植物に関する。NCIMB 43279、ソラナム・リコペルシクム種子は、2018年11月16日にNCIMB Ltd、Ferguson Building、Craibstone Estate Bucksburn、AB21 9YA Aberdeen、United Kingdomに寄託された。 本発明は、第2の態様によると、上記に開示される植物に由来する植物、植物部分、組織、細胞、及び/又は種子に関する。 本発明は、さらなる態様によると、S.リコペルシクム植物においてトバモウイルス