(57)【要約】新規植物モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子ならびにそのような遺伝子によってコードされるポリペプチドを提供する。これらの遺伝子およびポリヌクレオチド配列は、木化プロセスおよび植物の表現型を調節するために有用である。さらに、これらの遺伝子は、植物モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子の発現プロファイリングにとって有用である。本発明は、具体的に、ユーカリ（Eucalyptus）およびマツ（Pinus）から単離したポリヌクレオチドおよびポリペプチド配列を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
SEQ ID NO：1〜252、765、および768、ならびにその保存的変種からなる群より選択される核酸配列を含む単離されたポリヌクレオチド。
【請求項２】
変種がSEQ ID NO：1〜252、756、および768のいずれか一つと99％、98％、97％、96％、95％、94％、93％、92％、91％、90％、89％、88％、87％、86％、85％、84％、83％、82％、81％、80％、79％、78％、77％、76％、75％、74％、73％、72％、71％、70％、69％、68％、67％、66％、65％、64％、63％、62％、61％、60％より大きいまたはそれに等しい配列同一性を有する、請求項1記載のポリヌクレオチド。
【請求項３】
SEQ ID NO：1〜252、765、および768、ならびにその保存的変種のいずれか一つの配列を有する少なくとも一つのポリヌクレオチドを含むDNA構築物。
【請求項４】
ポリヌクレオチドがSEQ ID NO：79〜80、121、149、185〜186、191、223および765からなる群より選択される、請求項3記載のDNA構築物。
【請求項５】
プロモーターとポリヌクレオチドとが機能的に連結している、プロモーターをさらに含む、請求項3記載のDNA構築物。
【請求項６】
さらにイントロンを含み、ポリヌクレオチド、プロモーター、およびイントロンが機能的に連結している、請求項5記載のDNA構築物。
【請求項７】
ポリヌクレオチドがRNA転写物をコードする、請求項3記載のDNA構築物。
【請求項８】
ポリヌクレオチドがプロモーターに対してセンスまたはアンチセンス方向に存在する、請求項5記載のDNA構築物。
【請求項９】
RNA転写物がSEQ ID NO：1〜252、765、および768からなる群より選択される核酸配列を有するポリヌクレオチドのRNA干渉を誘導する、請求項8記載のDNA構築物。
【請求項１０】
請求項3記載のDNA構築物によって形質転換された植物細胞。
【請求項１１】
請求項10記載の植物細胞を含むトランスジェニック植物。
【請求項１２】
植物の表現型が、DNA構築物によって形質転換されていない同じ種の植物の表現型とは異なる、請求項11記載のトランスジェニック植物。
【請求項１３】
トランスジェニック植物において異なる表現型が、リグニンにおけるシリンギル単量体の産生および取り込みであり、野生型植物がシリンギル単量体をほとんどまたは全く有さないリグニンによって特徴付けられる、請求項12記載のトランスジェニック植物。
【請求項１４】
木本である、請求項11記載のトランスジェニック植物。
【請求項１５】
樹木である、請求項14記載のトランスジェニック植物。
【請求項１６】
請求項3記載のDNA構築物によって形質転換されたトランスジェニック樹木から得られた木材。
【請求項１７】
請求項3記載のDNA構築物によって形質転換されたトランスジェニック樹木から得られた木材パルプ。
【請求項１８】
請求項1記載の単離ポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列を含む単離ポリペプチド。
【請求項１９】
アミノ酸配列がSEQ ID NO：253〜504、766、および769からなる群より選択される、請求項18記載の単離ポリペプチド。
【請求項２０】
RNA転写物が低分子干渉RNAである、請求項9記載のDNA構築物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
I．発明の分野
本発明は、一般的に植物モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子、ならびにそのような遺伝子によってコードされるポリペプチドの分野に関し、ならびに植物の表現型を制御するためにそのようなポリヌクレオチドおよびポリペプチド配列を用いることに関する。本発明は、具体的には、ユーカリ（Eucalyptus）およびマツ（Pinus）から単離されたポリヌクレオチドおよびポリペプチド配列、ならびにそれらに関連する配列を提供する。
【背景技術】
【０００２】
II．関連技術の説明
リグニンは、疎水性が高く、クロスリンクしたフェノールポリマーであり、植物、特に被子植物および裸子植物の樹木のような木本の木部の主成分である。リグニンは、三つのシナミルアルコールであるp-クマロイル、コニフェリル、およびシナピル（sinapyl）アルコール（それぞれ、芳香環のC3およびC5位でメトキシル化の程度が異なる）に由来するフェニルプロパノイド単位で構成されるが、他のフェノール化合物も組み入れられうる。例えば、Sederoff et al. (1999)Curr. Opin. Plant Biol. 2:145〜52を参照されたい。これらのアルコールはまた、モノリグノールとしても知られている。
【０００３】
リグニンは、植物細胞の二次細胞壁のセルロース骨格内に重積によって沈着する。木化の量は、植物群および種によって異なり、同じ植物細胞の異なる部分の間でも異なる。例えば、T.T. Kozlowski and S.G. Pallardy (eds.), 1997, 「Physiology of Woody Plants」, Academic Press, San Diego, CAを参照されたい。例えば、裸子植物の仮導管および被子植物の導管は、高度に木化されているのに対し、被子植物の繊維仮導管および靱皮繊維は、リグニンの沈着をほとんど示さない。構造成分としてのその役割の他に、リグニンは、水の輸送を促進して、細胞壁多糖類の分解を妨害し、病気を引き起こす生物、昆虫、および他の草食動物に対して保護する。
【０００４】
対照的に、リグニンは、木材および木材製品の構造特性と共に、植物の栄養的品質および消化性に強い影響を与えることによって、植物の商業的活用を阻害する。高度に木化された木材は、繊維および木材製品を調製する費用を有意に増加させうる。例えば、may等級の紙を生成するためには、木材の繊維ネットワークからリグニン含有量の多くを除去することが必要である。パルプ化プロセスの際にリグニンを除去することは費用がかかり、大量の化学物質およびエネルギーを消費して、おそらく環境にとって有害である。その上、リグニン抽出の難しさは、ポリマーの複雑さおよび不均一性と相関する−裸子植物のリグニンは、主にグアイアシルサブユニットからなり、グアイアシルおよびシリンギルサブユニットの双方からなる被子植物のリグニンより、クラフト脱リグニンを用いて抽出することが比較的難しい。
【０００５】
同様に、高度に木化された植物は、そのような植物の消化性レベルが一般的に低いことから、栄養的品質が不良である。リグニンは、作物の細胞壁多糖類に密接に関連していることから、糖質およびヘミセルロースの消化を、酵素に対するそれらの利用率を制限することによって妨害する。
【０００６】
遺伝子操作による植物におけるリグニン含有量の調節は、これらの負の植物品質をそれによって改善するために極めて強力な技術である。例えば、Dean et al.(1997)Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 57:1〜44を参照されたい。リグニン合成の制御は、木材特性の変更および特に材木および木材パルプ特性の変更のような適応を有する。例えば、木材パルプの品質は、リグニン、セルロース、および非リグニン細胞壁フェノール化合物の量または質を増加または減少させることによって行うことができる。植物におけるリグニン合成の調節によってまた、増加または減少した二次元安定性、張力、剪断力、圧縮力、剛性、硬度、スピリリティ（spirility）、収縮、重量、密度、および比重を有する機能的に作製された材木を操作することもできる。
【０００７】
A．木化プロセス
木化プロセスは、モノリグノールの生合成、その細胞壁への輸送、およびリグニンへの重合化を含む。木化プロセスは広く研究されている。しかし、新しい研究によって、注釈者らは「リグニン経路の従来のスキームがいくつかの局面において間違っている」ことに注目させられている。Baucher et al., Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 38(4):305〜50(2003)。重要なことは、当業者は、「植物細胞壁の化学および生化学に関する理解が限られていること」および特異的遺伝子改変が木化プロセスにどのように影響を及ぼすかを予測できることの双方を認識している。Baucher et al., 前記。
【０００８】
モノリグノール合成、すなわち、p-クマロイル、コニフェリル、およびシナピルアルコールの合成は、アミノ酸のフェニルアラニンから始まって、多くの多機能酵素によって触媒される一連の複雑な反応を通して起こる。例えばBoerjan et al.(2003)Ann. Rev. Plant Biol. 54:519〜46を参照されたい。簡単に述べると、木化プロセスは、フェニルアラニンの脱アミノ化によって始まり、桂皮酸を形成する。桂皮酸は、環のヒドロキシル化、その後のメトキシル化によって改変されて、改変桂皮酸が還元されて、リグニンのモノリグノール前駆体であるシナミルアルコールを生成する。
【０００９】
具体的に、タンパク質のシナミルアルコールデヒドロゲナーゼ（CAD）、カフェオイル-CoA O-メチルトランスフェラーゼ（CCoAOMT）、シナモイル-CoAレダクターゼ（CCR）、桂皮酸4-ヒドロキシラーゼ（C4H）、p-クマル酸3-ヒドロキシラーゼ（C3H）、4-クマル酸：CoAリガーゼ（4CL）、カフェ酸/5-ヒドロキシフェルラ酸O-メチルトランスフェラーゼ（COMT）、フェルラ酸5-ヒドロキシラーゼ（F5H）、ヒドロキシシナモイル-CoA：シキメート/キネート（HCT）、ラッカーゼ（LAC）、フェニルアラニンアンモニア-リアーゼ（PAL）、ペルオキシダーゼ（POX）、およびシナピルアルコールデヒドロゲナーゼ（SAD）は、それぞれ、木化プロセスにおける反応を触媒する。Humphreys J.M. and C. Chapple, Curr. Opin. Plant Biol. 5(3):224〜229(2002)を参照されたい。
【００１０】
モノリグノールおよびリグニン合成に関与する酵素に加え、特異的酵素が細胞質からのリグニン前駆体の二次細胞壁への輸出を補助する。モノリグノールおよびモノリグノール前駆体はその後、細胞酵素のアレイによって輸送および貯蔵を補助するように化学改変される。例えば、Hosokawa et al., Plant Cell Physiol. 42(9):959〜68(2001)を参照されたい。例えば、酵素コニフェロールグルコシルトランスフェラーゼ（CGT）およびβ-グルコシダーゼ（CBG）は、コニフェリルアルコールおよびコニフェリンの輸出を補助する可能性がある。
【００１１】
同様に、輸出プロセスの後、酵素は重合化プロセスの最終段階を触媒するために必要である。リグニン高分子の形成は、モノリグノールと生長しつつあるリグニンポリマーとの間の酸化的カップリングが原因で起こる。例えばR. Hatfield and W. Vermerris(2001)Plant Physiol. 126:1351〜57を参照されたい。酵素のフェノラーゼ（PNL）、ペルオキシダーゼ（POX）、ラッカーゼ（マルチ銅オキシダーゼとしても知られるLAC）、および他のフェノールオキシダーゼは、モノリグノールのリグニンへの重合化を触媒する。
【００１２】
木化プロセスはある程度知られているにもかかわらず、有意なわかっていない部分が残っている。例えば、モノリグノールが細胞壁に輸送される前のそれらの貯蔵に関してはほとんどわかっていない。同様に、当業者は一般的に、木化を触媒するほとんどの酵素の細胞下局在を知らない。その上、先に考察したように、最近、酵素基質特異性および速度論に対する新しい研究の結果として、木化プロセスの改訂が起こった。したがって、木化プロセスにおける特異的酵素の役割を調べるために新しい技術が必要である。
【００１３】
B．植物リグニン含有量の遺伝子操作
これまで、研究者らは、トランスジェニック植物の構築を通してリグニン含有量を調節しようと試みてきた。例えば、Baucher et al., 前記を参照されたい。この研究は、木化プロセスの最近の改訂のいくつかを確認したが、これは「また新しい研究領域を開いて」、リグニン研究に関する「新しい疑問を提起した」。
【００１４】
1．PALのアップおよびダウンレギュレーション
PALは、フェニルアラニンの桂皮酸への非酸化的脱アミノ化を触媒する。これはフェニルプロパノイド経路の第一段階であることから、PAL活性の低減によって、広範な異常表現型が起こる。Elkind et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87:9057〜9061(1990)を参照されたい。トランスジェニックタバコ植物は、発育が阻害され、異常な葉、リグニン含有量の低減を有し、野生型植物より高い真菌感染症の発生率を有した。Elkind et al., 前記；Maher et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91:7802〜7806(1994)を参照されたい。
【００１５】
2．C4Hのアップおよびダウンレギュレーション
桂皮酸のヒドロキシル化は、チトクロームP450-連結モノオキシゲナーゼであるC4Hによって触媒される。トランスジェニックタバコ植物では、C4Hの過剰発現は、リグニン含有量または組成に対して全く影響を及ぼさなかった。Sewalt et al., Plant Physiol. 115:41〜50(1997)を参照されたい。対照的に、C4Hのダウンレギュレーションによって、リグニン含有量の低減およびリグニン組成の変更が起こった。Sewalt et al., 前記を参照されたい。
【００１６】
3．OMTのダウンレギュレーション
OMTをダウンレギュレートするトランスジェニック植物が産生されている。Zhong et al., Plant Physiol. 124:536〜577(2000)を参照されたい。これらの植物は、主に、グアイアシルおよびシリンギルサブユニットの双方の低減によりリグニン含有量の減少を示した。さらに、トランスジェニックポプラは、生長または形態のいずれにおいても影響を受けなかったが、そのリグニンは野生型ポプラよりクロスリンクがかなり少なかった。
【００１７】
4．F5Hのアップおよびダウンレギュレーション
F5Hは、これがシナムアルデヒドの5-ヒドロキシル化を選択的に触媒するという認識に基づいて、コニファーアルデヒド5-ヒドロキシラーゼ（Cald5H）と名称変更された。Baucher et al., 前記を参照されたい。F5Hを欠損するシロイヌナズナ（Arabidopsis）の変異体は、シリンギルサブユニットを欠損するリグニンを産生すると報告された。Chapple et al., Plant Cell 4:1413〜1424(1992)を参照されたい。同様に、ポプラにおけるF5Hの異種イソ型の過剰発現は、リグニン組成の変更を生じたが、リグニン含有量には影響を及ぼさなかった。
【００１８】
5．4CLのダウンレギュレーション
4CL活性が低減したトランスジェニック植物がポプラにおいて産生されている。Hu et al., Nature Biotechnol. 17:808〜812(1999)を参照されたい。これらのトランスジェニック植物はリグニン含有量の減少、正常な細胞形態、および生長速度の増加を有したが、ポプラは、リグニン組成に如何なる差も示さなかった。さらに、トランスジェニックポプラは、非リグニン細胞壁フェノール化合物の量の増加を保有した。
【００１９】
6．CCRのダウンレギュレーション
CCRは、木化プロセスにおけるおそらく制御点、すなわちヒドロキシシナモイル-CoAチオエステルの対応するアルデヒドへの還元を触媒する。CCR活性がダウンレギュレートされたトランスジェニックタバコ植物は、リグニン含有量の低減、ならびに崩壊した導管、生長阻害、および異常な葉の生育のような異常な表現型を示した。例えば、Goujon et al., Planta 217:218〜228(2003)を参照されたい。
【００２０】
7．CADのダウンレギュレーション
CADは、モノリグノール合成の最終段階、すなわちシナムアルデヒドのシナミルアルコールへの還元を触媒し、cad変異体植物および遺伝子改変植物が研究されている。並はずれのcad変異体のマツは、並はずれのフェノール単量体を組み入れる程度にまで変更されたリグニン組成を保有した。Ralph et al., Science 277:235〜239(1997)を参照されたい。低いCAD活性を有する植物のリグニンは、アルカリにおいてより抽出可能であるが（例えば、Halpin et al., Plant J. 6:339〜350(1994)を参照されたい）、リグニン含有量は、CAD活性のダウンレギュレーションによってごくわずかに影響を受けるに過ぎない（Pilate et al., Nature Biotechnol. 20:607〜612(2002)を参照されたい）。
【００２１】
8．ペルオキシダーゼのアップおよびダウンレギュレーション
ペルオキシダーゼは、リグニンの重合化を触媒すると考えられているが、インビボで任意の特異的イソ酵素が関係していることに関して明確な証拠は示されていない。Baucher et al., 前記を参照されたい。これは、主にペルオキシダーゼをコードする遺伝子の数が多いことと、ペルオキシダーゼの基質特異性が低いことの双方による。主要な陰イオンペルオキシダーゼを欠損するトランスジェニックタバコ植物において、リグニン含有量および組成に変化は観察されなかったが（Lagrimini et al., Plant Physiol. 114:1187〜1196(1997)）、陰イオンペルオキシダーゼ活性が低減したトランスジェニックポプラは、リグニン含有量の何らかの低減およびリグニン組成の変更を示した（Yahong et al., In 「Molecular Breeding of Woody Plants(Progress in Biotechnology Series, Vol. 18)」, Elsevier Science, Amsterdam(2001)を参照されたい）。同様に、ポプラにおけるペルオキシダーゼ遺伝子の過剰発現は、不良な結果を生じ、全体的な植物表現型またはリグニン含有量に対して効果を示さなかった。例えば、Christensen et al., Plant Mol. Biol. 47:581〜593(2001)を参照されたい。
【００２２】
9．ラッカーゼのダウンレギュレーション
木化プロセスにおけるラッカーゼの役割はなおも非常に不明である。ラッカーゼはリグニン重合化に関与すると考えられている。例えば、McDougall et al., Planta 194:9〜14(1994)を参照されたい。しかし、ラッカーゼをダウンレギュレートするトランスジェニックユリノキ（Liriodendron）（Dean et al., In「Lignin and Lignan Biosynthesis」(ACS Symposium Series, Vol.697), American Chemical Society, Washington, DCを参照されたい）およびポプラ（Ranocha et al., Plant Physiol. 129:145〜155(2002)を参照されたい）は、表現型を変更させず、リグニン含有量または組成に如何なる変化も有しなかった。
【００２３】
先に記述したように、リグニン含有量が変更された、リグニン組成もしくは構造が変更された、またはその双方を有する多くの異なるトランスジェニック植物が現在利用可能である。しかし、これらの実験は、商業的パルプ化および製紙のような工業的操作において明瞭な長所を有するトランスジェニック植物をほとんど同定しなかった。さらに、これらの広く多様な実験結果は、トランスジェニック植物における木化プロセスの調節の試みにおける明らかな不確定性を証明する。
【００２４】
C．モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化の発現プロファイリングならびにマイクロアレイ分析
木化プロセスが多数の遺伝子によって制御されることは、表現型決定の原因となる遺伝子を決定することが難しいことを表している。植物における表現型に寄与する遺伝子および遺伝子発現の差を同定する際の一つの主要な障害は、それによって少なくない量の遺伝子の発現を同時に調べる場合の難しさである。植物表現型に寄与する遺伝子の遺伝子発現および相互関係を同定および理解する上でのもう一つの難しさは、環境要因に対する高い程度の感受性を植物が示す点である。
【００２５】
最近、ゲノム全体の発現プロファイリングを用いて進歩が認められた。特に、DNAマイクロアレイの使用は、1回の実験で多数の遺伝子の発現を調べるために有用となっている。生育および環境刺激に対する植物遺伝子の反応に関するいくつかの研究が、発現プロファイリングを用いて行われている。例えば、イチゴの果実の熟成（Aharoni et al., Plant Physiol. 129:1019〜1031(2002)）、シロイヌナズナにおける創傷反応（Cheong et al., Plant Physiol. 129:661〜7(2002)）、シロイヌナズナにおける病原体反応（Schenk et al., Proc. Nat'l. Acad. Sci. 97:11655〜60(2000)）、およびダイズにおけるオーキシン反応（Thibaud-Nissen et al., Plant Physiol. 132:118）の際の遺伝子発現を調べるために、マイクロアレイ分析が用いられている。Whetten et al., Plant Mol. Biol. 47:275〜91(2001)は、cDNAプローブを用いてテーダマツ（Pinus taeda L.）における細胞壁生合成遺伝子の発現プロファイリングを開示している。Whettenらは、分化途中の幼齢木部および成熟した後生木部の間で異なるように発現された遺伝子を調べた。さらに、遺伝子発現に及ぼす特定の環境刺激の効果を決定するために、圧縮あて材における遺伝子発現を正常な木材と比較した。調べた要素2300個中156個が、異なる発現を示した。Whetten、前記、285。幼齢木材と成熟木材との比較により、異なるように発現された要素188個が示された。同上286。
【００２６】
発現プロファイリング、および特にDNAマイクロアレイは、ゲノム全体の発現分析のための簡便なツールを提供するが、その用途は、完全なゲノム配列または大きいcDNAコレクションが入手可能な生物に限定されている。Hertzberg et al., Proc. Nat'l. Acad. Sci. 98:14732〜7(2001a)、Hertzberg et al., Plant J., 25:285(2001b)を参照されたい。例えば、Whetten、前記は、「この興味深い疑問をより完全に分析するためには、マツおよびポプラESTの双方に関するより大きい組の分析の終了が必要である」と述べている。Whetten et al. 286。さらに、cDNAまたはESTプローブを含むマイクロアレイは、遺伝子における配列類似性のために、同じファミリーの遺伝子を区別することができない可能性がある。すなわち、cDNAまたはESTは、マイクロアレイプローブとして用いた場合、同じファミリーの複数の遺伝子に結合する可能性がある。
【００２７】
より望ましい表現型を有する植物を産するために遺伝子発現を操作する方法は、様々なタイプの植物組織における、植物発達の異なる段階における、および異なる環境の合図による刺激による、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子発現のよりよい理解によって促進されるであろう。植物の構築および栽培学上重要な形質を制御できることは、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子発現が植物組織の形成にどのように影響を及ぼすか、ならびに植物の生長および木化プロセスがどのように結びついているかをよりよく理解することによって改善されるであろう。植物の生育の際にその発現を変化させることができる多数の遺伝子の中で、植物生育の任意の所定の段階で表現型変化に影響を及ぼすのはごく一部である可能性がある。
【発明の開示】
【００２８】
概要
一つの態様において、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化の発現を調節するために有用なDNA構築物が提供される。別の態様において、植物におけるリグニンの発現を調節する方法が提供される。別の態様において、木材および木材パルプを作製する方法が提供される。さらに、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化の発現を調節するために有用なDNA構築物を含む、植物細胞ならびに植物が提供される。
【００２９】
一つの態様において、ポリヌクレオチドは、SEQ ID NO：1〜252、765、および768の配列、ならびにその保存的変種の任意の一つを含む。一つの態様において、ポリヌクレオチドはユーカリまたはマツ種のいずれかにおいて発現された遺伝子配列と同一である配列を有する。別の態様において、保存的変種は、SEQ ID NO：1〜252、756、および768のいずれか一つと99％、98％、97％、96％、95％、94％、93％、92％、91％、90％、89％、88％、87％、86％、85％、84％、83％、82％、81％、80％、79％、78％、77％、76％、75％、74％、73％、72％、71％、70％、69％、68％、67％、66％、65％、64％、63％、62％、61％、60％より大きいまたはそれに等しい配列同一性を有する。別の態様において、そのような保存的変種は、SEQ ID NO：1〜252、756、および768のいずれか一つのタンパク質の活性を保有するタンパク質をさらにコードするであろう。
【００３０】
別の態様において、DNA構築物は、SEQ ID NO：1〜252、765、および768のポリヌクレオチドの少なくとも一つを含む。さらに別の態様において、DNA構築物は、SEQ ID NO：1〜252、765、および768のポリヌクレオチドの少なくとも一つ、および機能的に連結したプロモーターを含む。別の態様において、DNA構築物はさらに、機能的に連結したイントロンを含む。
【００３１】
一つの態様において、プロモーターは、構成的プロモーター、強いプロモーター、誘導型プロモーター、調節型プロモーター、一時的に調節されるプロモーター、および好ましいプロモーターであり得る。別の態様において、プロモーターは、より詳しくはアラビノガラクタン遺伝子ファミリープロモーター、桂皮酸4-ヒドロキシラーゼ遺伝子ファミリープロモーター、ノパリンシンターゼプロモーター、オクトピンシンターゼプロモーター、O-メチルトランスフェラーゼ遺伝子ファミリープロモーター、LIMタンパク質遺伝子ファミリープロモーター、スーパーユビキチン遺伝子ファミリープロモーター、およびユビキチン遺伝子ファミリープロモーター、ならびにそのイソ酵素のプロモーターであり得る。さらに別の態様において、プロモーターは、シロイヌナズナユビキチン3プロモーター、シロイヌナズナユビキチン10プロモーター、シロイヌナズナユビキチン11プロモーター、カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーター、ユーカリアラビノガラクタンプロモーター、ユーカリカフェ酸o-メチルトランスフェラーゼプロモーター、マツ4-クマル酸CoAリガーゼプロモーター、マツ桂皮酸4-ヒドロキシラーゼプロモーター、マツLIMタンパク質プロモーター、およびマツスーパーユビキチンプロモーターであり得る。
【００３２】
一つの態様において、イントロンはユーカリ木部イントロン、PDKイントロン、スーパーユビキチンイントロン、およびYABBYイントロンから選択されうる。
【００３３】
別の態様において、ポリヌクレオチドはRNA転写物をコードする。一つの態様において、ポリヌクレオチドは、プロモーターに対してセンスまたはアンチセンス方向である。さらに別の態様において、RNA転写物はSEQ ID NO：1〜252、765、および768からなる群より選択される核酸配列を有するポリヌクレオチドのRNA干渉を誘導する。
【００３４】
一つの態様において、DNA構築物によって形質転換された植物細胞が提供される。別の態様において、形質転換植物細胞を含むトランスジェニック植物が提供される。一つの態様において、形質転換植物は木本である。別の態様において、形質転換植物は樹木である。さらに別の態様において、形質転換植物は、ユーカリまたはマツ種の植物である。一つの態様において、植物は、DNA構築物によって形質転換されていない同じ種の植物と比較して、耐乾燥性の増加、除草剤耐性、高さの低減または増加、分岐の低減または増加、寒冷および霜耐性の増強、活力度の改善、色の増強または変更、健康および栄養特徴の増強、貯蔵の改善、収量の増強、耐塩性の増強、木材の腐食耐性の増強、真菌疾患耐性の増強、害虫に対する誘引性の変更、耐病性の増加、害虫耐性の増加、水-ストレス耐性の増加、きめの改善、発芽の増加、微量栄養素取り込みの増加、新規樹脂の産生、および新規タンパク質またはペプチドの産生のような、一つまたは複数の形質を示してもよい。別の態様において、植物は、DNA構築物によって形質転換されていない同じ種の植物と比較して、幼齢期間の低減、幼齢期間の増加、あて材形成性向、自己脱落枝、生殖発達の加速または生殖発達の遅延のような一つまたは複数の形質を示してもよい。
【００３５】
一つの態様において、形質転換植物を作製する方法が提供される。別の態様において、形質転換植物の表現型がDNA構築物によって形質転換されていない同じ種の植物の表現型とは異なる、形質転換植物を作製する方法が提供される。一つの態様において、形質転換植物の表現型は、リグニン含有量、リグニン組成、木材組成、木材外観、木材密度、木材強度、木材剛性、セルロース重合化、繊維寸法、管腔の大きさ、放射組織の比率、導管要素の比率、植物細胞の分裂、植物細胞の発達、単位面積あたりの細胞数、細胞の大きさ、細胞の形状、細胞壁組成、木材形成速度、木材の審美的外観、幹のきずの形成、平均ミクロフィブリル傾角、S2細胞壁層の幅、非リグニン細胞壁フェノール化合物の蓄積、生長速度、根形成速度、根対分岐栄養発達の比、葉領域指数、および葉の形状である。別の態様において、異なる表現型は、p-ヒドロキシフェニルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、グアイアシルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、シナピルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、およびシリンギル対グアイアシル比の増加または減少である。別の態様において、異なる表現型は、リグニンにおけるシリンギル単量体の産生および取り込みであり、野生型植物はシリンギル単量体をほとんどまたは全く有さないリグニンによって特徴付けられる。
【００３６】
一つの態様において、SEQ ID NO：253〜504、766、および769のいずれか一つのポリペプチドの触媒または基質結合ドメインをコードする配列を含む単離ポリヌクレオチドが提供され、ポリヌクレオチドはモノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化に影響を及ぼす活性を有するポリペプチドをコードする。別の態様において、ポリヌクレオチドがSEQ ID NO：253〜504、766、および769のポリペプチドの活性を有するポリペプチドをコードする、SEQ ID NO：253〜504、766、および769のいずれか一つのポリペプチドの触媒または基質結合ドメインをコードする配列を含む、単離ポリヌクレオチドが提供される。
【００３７】
一つの態様において、SEQ ID NO：1〜252、765、および768、ならびにその保存的変種の少なくとも一つのポリヌクレオチドを有するDNA構築物によって植物細胞を形質転換する段階、ならびに植物の生長を促進する条件で形質転換植物細胞を培養する段階を含む、形質転換植物を作製する方法が提供される。別の態様において、植物細胞を形質転換するDNA構築物は、ポリヌクレオチドに機能的に連結したプロモーターを含む。別の態様において、植物細胞を形質転換するDNA構築物はさらにイントロンを含み、プロモーター、ポリヌクレオチド、およびイントロンが機能的に連結している。別の態様において、植物細胞を形質転換するDNA構築物は、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化に影響を及ぼす活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。別の態様において、植物細胞を形質転換するDNA構築物は、カフェ酸O-メチルトランスフェラーゼ、カフェオイル-CoA O-メチルトランスフェラーゼ、シナモイル-CoAレダクターゼ、トランス-桂皮酸4-モノオキシゲナーゼ、コニフェリル-アルコールグルコシルトランスフェラーゼ、コニフェリンβ-グルコシダーゼ、コニフェリルアルコールデヒドロゲナーゼ、パラ-クマル酸3-モノオキシゲナーゼ、4-クマル酸CoAリガーゼ、フェルラ酸5-モノオキシゲナーゼ、ラッカーゼ、マンニトールデヒドロゲナーゼ、ペルオキシダーゼ、およびフェニルアラニンアンモニアリアーゼのような少なくとも一つの活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。一つの態様において、方法は、植物外植組織内に存在する植物細胞を含む。
【００３８】
一つの態様において、同じ種の野生型植物と比較した場合に、例えばリグニン含有量、リグニン組成、木材組成、木材外観、木材密度、木材強度、木材剛性、セルロース重合化、繊維寸法、管腔の大きさ、放射組織の比率、導管要素の比率、植物細胞の分裂、植物細胞の発達、単位面積あたりの細胞数、細胞の大きさ、細胞の形状、細胞壁組成、木材形成速度、審美的な木材外観、幹のきずの形成、平均ミクロフィブリル傾角、S2細胞壁層の幅、非リグニン細胞壁フェノール化合物の蓄積、生長速度、根形成速度、根対分岐栄養発達の比、葉領域指数、および葉の形状を比較した場合に表現型が形質転換植物において異なる、形質転換細胞を作製する方法が提供される。別の態様において、同じ種の野生型植物と比較して、形質転換植物において異なる表現型は、p-ヒドロキシフェニルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、グアイアシルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、シナピルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、およびシリンギル対グアイアシル比の増加または減少のようなリグニンの改変である。別の態様において、同じ種の野生型植物と比較して、形質転換植物において異なる表現型は、リグニンにおけるシリンギル単量体の産生および取り込みであり、野生型植物はシリンギル単量体がほとんどまたは全く取り込まれていないリグニンによって特徴付けられる。
【００３９】
一つの態様において、同じ種の野生型植物と比較した場合に形質転換植物において異なる表現型が、DNA構築物によって形質転換されていない同じ種の植物と比較した場合に、耐乾燥性の増加、除草剤耐性、高さの低減または増加、分岐の低減または増加、寒冷および霜耐性の増強、活力度の改善、色の増強または変更、健康および栄養特徴の増強、貯蔵の改善、収量の増強、耐塩性の増強、木材の腐食耐性の増強、真菌疾患耐性の増強、害虫に対する誘引性の変更、耐病性の増加、害虫耐性の増加、水-ストレス耐性の増加、きめの改善、発芽の増加、微量栄養素取り込みの増加、新規樹脂の産生、および新規タンパク質またはペプチドの産生によって改変されている、形質転換植物を作製する方法が提供される。別の態様において、植物は、同じ種の野生型植物と比較した場合に形質転換植物において異なる表現型が、DNA構築物によって形質転換されていない同じ種の植物と比較して、幼齢期間の低減、幼齢期間の増加、あて材形成性向、自己脱落枝、生殖発達の増加または生殖発達の遅延によって改変されている。
【００４０】
一つの態様において、本発明のDNA構築物によって形質転換されているトランスジェニック樹木から得られた木材が提供される。別の態様において、木材は、同じ種の野生型植物から得られた木材と比較して、リグニン含有量、リグニン組成、木材組成、木材外観、木材密度、木材強度、木材剛性、セルロース重合化、繊維寸法、管腔の大きさ、放射組織の比率、導管要素の比率、植物細胞の分裂、植物細胞の発達、単位面積あたりの細胞数、細胞の大きさ、細胞の形状、細胞壁組成、木材形成速度、審美的な木材外観、幹のきずの形成、平均ミクロフィブリル傾角、S2細胞壁層の幅、非リグニン細胞壁フェノール化合物の蓄積、生長速度、根形成速度、根対分岐栄養発達の比、葉領域指数、および葉の形状のような、変更された形質を含む。別の態様において、木材は、p-ヒドロキシフェニルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、グアイアシルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、シナピルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、およびシリンギル対グアイアシル比の増加または減少のような、変更された形質を含む。別の態様において、木材は、野生型植物由来の木材と比較して、S/G比の増加およびS/G比の減少ような、S/G比が変更されたリグニンを含む。別の態様において、木材は、野生型植物由来の木材より速く分解する、または野生型植物由来の木材より脱リグニンを効率的に受ける。別の態様において、木材は、シリンギルサブユニットを保有するリグニンを含むが、野生型植物はシリンギル単量体をほとんどまたは全く有さないリグニンによって特徴付けられる。
【００４１】
一つの態様において、SEQ ID NO：1〜252、765、および768、ならびにその保存的変種からなる群より選択される核酸配列を有するポリヌクレオチドを含むDNA構築物によって植物を形質転換する段階、植物の生長を促進する条件で形質転換植物を培養する段階、ならびに植物から材木を得る段階を含む、木材を作製する方法が提供される。
【００４２】
別の態様において、本発明のDNA構築物によって形質転換されているトランスジェニック樹木から得られた木材パルプが提供される。
【００４３】
一つの態様において、本発明のDNA構築物によって植物を形質転換する段階、植物の生長を促進する条件で形質転換植物を培養する段階、および植物から木材パルプを得る段階を含む、木材パルプを作製する方法が提供される。別の態様において、木材パルプは、機械的パルプ化、熱機械的パルプ化、酵素的パルプ化、化学的パルプ化、または化学熱機械的パルプ化のような任意のパルプ化プロセスによって植物から得られる。別の態様において、化学的パルプ化処理は、酸または重硫酸塩パルプ化、硫酸塩パルプ化、クラフトパルプ化、ソーダパルプ化、アントラキノンパルプ化、またはクラフト-アントラキノンパルプ化からなりうる。
【００４４】
一つの態様において、本発明の単離ポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列を含むポリペプチドが提供される。別の態様において、SEQ ID NO：253〜504、766、および769のようなアミノ酸配列を含む単離ポリペプチドが提供される。
【００４５】
別の態様において、SEQ ID NO：253〜504、766、および769の任意の一つによってコードされるポリペプチドの植物における発現を変更する段階を含む、植物の表現型を変更させる方法が提供される。別の態様において、植物における発現は、アップレギュレート、ダウンレギュレート、沈黙化、または発達的に調節されうる。別の態様において、発現を変更する方法は、木本において生じる。別の態様において、変更された植物表現型は、リグニン含有量、リグニン組成、木材組成、木材外観、木材密度、木材強度、木材剛性、セルロース重合化、繊維寸法、管腔の大きさ、放射組織の比率、導管要素の比率、植物細胞の分裂、植物細胞の発達、単位面積あたりの細胞数、細胞の大きさ、細胞の形状、細胞壁組成、木材形成速度、審美的な木材外観、幹のきずの形成、平均ミクロフィブリル傾角、S2細胞壁層の幅、非リグニン細胞壁フェノール化合物の蓄積、生長速度、根形成速度、根対分岐栄養発達の比、葉領域指数、および葉の形状のような形質である。別の態様において、植物は、DNA構築物によって形質転換されていない同じ種の植物と比較して、耐乾燥性の増加、除草剤耐性、高さの低減または増加、分岐の低減または増加、寒冷および霜耐性の増強、活力度の改善、色の増強または変更、健康および栄養特徴の増強、貯蔵の改善、収量の増強、耐塩性の増強、木材の腐食耐性の増強、真菌疾患耐性の増強、害虫に対する誘引性の変更、耐病性の増加、害虫耐性の増加、水-ストレス耐性の増加、きめの改善、発芽の増加、微量栄養素取り込みの増加、新規樹脂の産生、セルロース含有量の増加、リグニン含有量の減少、および新規タンパク質またはペプチドの産生のような、一つまたは複数の形質を示す。
【００４６】
一つの態様において、植物が、p-ヒドロキシフェニルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、グアイアシルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、シナピルサブユニットの相対的百分率の増加または減少、およびシリンギル対グアイアシル比の増加または減少のような、一つまたは複数の形質を有するリグニンを保有する、植物の表現型を変更させる方法が提供される。別の態様において、リグニンは、野生型植物由来の木材と比較して、S/G比の増加およびS/G比の減少のような、変更されたS/G比を有する。
【００４７】
一つの態様において、SEQ ID NO：505〜756、767、および770からなる群より選択される核酸配列を含むポリヌクレオチドが提供される。
【００４８】
別の局面において、本発明は、SEQ ID NO：1〜252、765、768、およびその保存的変種からなる群より選択される核酸配列によってコードされる産物をコードする一つまたは複数の遺伝子の発現レベルを第一の試料において検出する段階、第二の試料における一つまたは複数の遺伝子の発現レベルを検出する段階、第一の試料における一つまたは複数の遺伝子の発現レベルを、第二の試料における一つまたは複数の遺伝子の発現レベルと比較する段階、ならびに第一および第二の試料の間で一つまたは複数の遺伝子の発現レベルの差を相関させる段階を含む、異なる二つの試料における遺伝子発現を相関させる方法を提供する。
【００４９】
さらなる局面において、本発明は、SEQ ID NO：1〜252、765、768、およびその保存的変種からなる群より選択される核酸配列によってコードされる産物をコードする一つまたは複数の遺伝子の発現レベルを、一つの表現型を保有する第一の植物において検出する段階、その表現型を欠損する第二の植物において一つまたは複数の遺伝子の発現レベルを検出する段階、第一の植物における一つまたは複数の遺伝子の発現レベルを、第二の植物における一つまたは複数の遺伝子の発現レベルと比較する段階、ならびに第一および第二の試料の間の一つまたは複数の遺伝子の発現レベルの差を、表現型の保有に相関させる段階を含む、植物表現型の保有を、植物における一つまたは複数の遺伝子の遺伝子発現レベルに相関させる方法を提供する。
【００５０】
さらなる局面において、本発明は、SEQ ID NO：1〜252、765、および768、ならびにその保存的変種からなる群より選択される核酸配列によってコードされる産物をコードする一つまたは複数の遺伝子の発現レベルを、正常な木材表現型を示す木部における第一の植物細胞において検出する段階、あて材表現型を示す木部における第二の植物細胞における一つまたは複数の遺伝子の発現レベルを検出する段階、第一の植物細胞における一つまたは複数の遺伝子の発現レベルを、第二の植物細胞における一つまたは複数の遺伝子の発現レベルと比較する段階、ならびに第一および第二の試料の間の一つまたは複数の遺伝子の発現レベルの差を、あて材形成性向に相関させる段階を含む、遺伝子発現をあて材形成性向に相関させる方法を提供する。
【００５１】
一つの局面において、本発明は、それぞれのオリゴヌクレオチドがSEQ ID NO：1〜252、765、および768からなる群より選択される核酸配列とハイブリダイズすることができる、二つまたはそれより多いオリゴヌクレオチドを含む、一つまたは複数の遺伝子の発現を検出するための組み合わせを提供する。
【００５２】
別の局面において、本発明は、それぞれのオリゴヌクレオチドがSEQ ID NO：1〜252、765、および768からなる群より選択される核酸配列によってコードされる遺伝子産物とハイブリダイズすることができる、二つまたはそれより多いオリゴヌクレオチドを含む、一つまたは複数の遺伝子の発現を検出するための組み合わせを提供する。
【００５３】
さらなる局面において、本発明は、二つまたはそれより多いオリゴヌクレオチドのそれぞれが固相支持体上の独自の位置を占める、固相支持体上に本発明の組み合わせを含むマイクロアレイを提供する。
【００５４】
さらなる局面において、本発明は、それぞれのオリゴヌクレオチドが、SEQ ID NO：1〜252、765、および768からなる群より選択される核酸配列を含む遺伝子と、標準的なハイブリダイゼーション条件でハイブリダイズすることができる、二つまたはそれより多いオリゴヌクレオチドに試料を接触させる段階、ならびに一つまたは複数のオリゴヌクレオチドにハイブリダイズする一つまたは複数の対象遺伝子を検出する段階を含む、試料中の一つまたは複数の遺伝子を検出する方法を提供する。
【００５５】
一つの局面において、本発明は、それぞれのオリゴヌクレオチドが、SEQ ID NO：1〜252、765、および768からなる群より選択される核酸配列を含む遺伝子によってコードされる核酸配列と、標準的なハイブリダイゼーション条件でハイブリダイズすることができる、二つまたはそれより多いオリゴヌクレオチドに試料を接触させる段階、ならびに一つまたは複数のオリゴヌクレオチドにハイブリダイズする一つまたは複数の遺伝子を検出する段階を含む、試料中の一つまたは複数の遺伝子によってコードされる一つまたは複数の核酸配列を検出する方法を提供する。
【００５６】
一つの局面において、本発明は、ヌクレオチドハイブリダイゼーション反応のための一つまたは複数の緩衝液または試薬と共にマイクロアレイを含む、遺伝子発現を検出するためのキットを提供する。
【００５７】
本発明の他の目的、特徴、および長所は以下の詳細な記述から明らかとなるであろう。本明細書の詳細な記述から、本発明の趣旨および範囲に含まれる様々な変化および改変が当業者に明らかとなるであろうことから、詳細な記述および特異的な例は好ましい態様を示し、例証するために限って提供される。さらに、実施例は、本発明の原理を説明するためであり、先行技術分野における当業者に明らかに有用である全ての実施例に対する本発明の応用を、具体的に例証すると期待することはできない。
【００５８】
詳細な説明
本発明は、植物の表現型特性を変更するために有効な新規の単離されたリグニン合成、輸送、および重合化遺伝子およびポリヌクレオチドを提供する。本発明はまた、表現型に寄与する多重遺伝子因子を同定するための、および植物の表現型に影響を及ぼすために遺伝子発現を操作するための方法を提供する。これらの遺伝子は、商業的に重要な森林属の植物、すなわちマツおよびユーカリ由来であった。これらの遺伝子は、木化プロセスのそれぞれの段階、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、および最終的なリグニンの重合化に関係し、セルロースおよびリグニン含有量、きめの粗さ、密度、エクストレイティブ（extrative）含有量、繊維の寸法、剛性および強度が含まれるがそれらに限定されるわけではない、商業的産業において重要な表現型特徴の発現の、少なくとも部分的に原因となっている。一般的に、遺伝子およびポリヌクレオチドは、桂皮酸-4-ヒドロキシラーゼ、シナモイル-CoAレダクターゼ、シナモイルアルコールデヒドロゲナーゼ、4-クマル酸-CoAリガーゼ、クマル酸3-ヒドロキシラーゼ、コニフェリンβ-グルコシダーゼ、コニフェリルアルコールデヒドロゲナーゼ、コニフェリルアルデヒド5-ヒドロラーゼ、チトクロームp450、ジヒドロフラボノール4-レダクターゼ、マルチ銅オキシダーゼ、o-メチルトランスフェラーゼ、ペルオキシダーゼ、フェノラーゼ、フェニルアラニンアンモニアリアーゼ、シナピルアルコールデヒドロゲナーゼ、SPI2タンパク質、およびUDP-グルコシルトランスフェラーゼであり得るタンパク質をコードする。
【００５９】
リグニン合成を調節するために、リグニン合成、輸送、および重合化遺伝子を選択し、かつ用いるための本発明の方法は、より高度に操作された表現型を有するトランスジェニック植物を提供する。植物構造および植物における栽培上重要な形質を制御する能力が改善される。
【００６０】
特に明記していなければ、科学技術用語は全て、本明細書において一般的な技術的用途に適合するように用いられる。一般的に、本記述の命名法、ならびに細胞培養、分子遺伝子学、ならびに核酸化学およびハイブリダイゼーションを含む記述の実験技法は周知であり、当技術分野において一般的に用いられる。組換え型核酸法、オリゴヌクレオチド合成、細胞培養、組織培養、形質転換、トランスフェクション、形質導入、分析化学、有機合成化学、化学合成、化学分析、ならびに薬学的製剤および送達に関して標準的な技術が用いられる。一般的に、酵素反応、ならびに精製および/または単離段階は製造元の明細書に従って行われる。反する指示がなければ、問題となる技術および技法は、例えば、Sambrook J. and D.W. Russell(2001)「MOLECULAR CLONING A LABORATORY MANUAL」, 3rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY、およびAusubel et al(1989)「CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY」, John Wiley & Sons, Brooklyn, NYにおいて開示される通常の方法論に従って行われる。本発明に関連する特異的な科学的方法を、以下により詳細に考察する。しかし、本考察は、例として提供されるに過ぎず、本発明の方法を行うことができる方法を制限しない。
【００６１】
1．モノリグノール合成、モノリグノール輸送、ならびにリグニン重合化遺伝子、ポリヌクレオチドおよびポリペプチド配列
本発明の一つの局面は、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子およびそのような遺伝子によってコードされるポリペプチドに関する。
【００６２】
本発明は、新規植物モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子およびポリヌクレオチド、ならびに新規モノリグノール合成、モノリグノール輸送、ならびにリグニン重合化タンパク質およびポリペプチドを提供する。一つの態様において、新規モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子は、マツまたはユーカリ種の野生型植物において発現される遺伝子と同じである。本明細書において用いられるように、「野生型」は一般的に、実験技術によって形質転換された生物とは対照的な生物の集団または系（stain）における表現型、遺伝子型、または遺伝子を指す。特異的な例としての新規植物モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子配列を、ラジアータマツ（Pinus radiata）遺伝子配列、それらの遺伝子によってコードされる対応するタンパク質配列、および関連するオリゴヌクレオチド配列を含む表1、表2、表3および表4、ならびにユーカリ・グランディス（Eucalyptus grandis）遺伝子配列、それらの遺伝子によってコードされる対応するタンパク質配列、および関連するオリゴヌクレオチド配列を含む、表5、表6、表7、および表8に示す。
【００６３】
本発明の配列は、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、および/またはリグニン重合化活性を有し、桂皮酸およびシナピルアルコール酵素経路のタンパク質のようなモノリグノール合成において活性であるタンパク質、カフェ酸O-メチルトランスフェラーゼ、カフェオイル-CoA O-メチルトランスフェラーゼ、シナモイル-CoAレダクターゼ、トランス-桂皮酸4-モノオキシゲナーゼ、コニフェリル-アルコールグルコシルトランスフェラーゼ、コニフェリンβ-グルコシダーゼ、コニフェリルアルコールデヒドロゲナーゼ、パラ-クマル酸3-モノオキシゲナーゼ、4-クマル酸CoAリガーゼ、フェルラ酸5-モノオキシゲナーゼ、ラッカーゼ、マンニトールデヒドロゲナーゼ、ペルオキシダーゼ、およびフェニルアラニンアンモニアリアーゼのようなモノリグノール輸送において活性なタンパク質をコードする。下記で考察するように、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子およびポリヌクレオチドの発現の操作、またはコードされるタンパク質およびポリペプチドの活性の操作によって、同じ種の野生型植物の表現型とは異なる所望の表現型を有するトランスジェニック植物が得られうる。
【００６４】
本発明にはまた、本明細書に開示のヌクレオチド配列に対して相補体、逆配列、または逆相補体である配列が含まれる。
【００６５】
本記述を通して、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子産物を参照する。本明細書において用いられるように、「モノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子産物」は、DNAおよびRNAのようなヌクレオチド産物、ならびにタンパク質およびポリペプチドのようなアミノ酸産物の双方を含む、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子によってコードされる産物である。モノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子産物は、モノリグノールの生合成、モノリグノールの輸送、またはリグニンの重合化において有用な酵素または触媒活性を保有する。例としてのモノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子産物には、カフェ酸O-メチルトランスフェラーゼ、カフェオイル-CoAO-メチルトランスフェラーゼ、シナモイル-CoAレダクターゼ、トランス-桂皮酸4-モノオキシゲナーゼ、コニフェリル-アルコールグルコシルトランスフェラーゼ、コニフェリンβ-グルコシダーゼ、コニフェリルアルコールデヒドロゲナーゼ、パラ-クマル酸3-モノオキシゲナーゼ、4-クマル酸CoAリガーゼ、フェルラ酸5-モノオキシゲナーゼ、ラッカーゼ、マンニトールデヒドロゲナーゼ、ペルオキシダーゼ、およびフェニルアラニンアンモニアリアーゼが含まれるがそれらに限定されるわけではない。その上、O-メチルトランスフェラーゼ活性を保有する遺伝子産物は、5-ヒドロキシコニフェリルアルデヒドO-メチルトランスフェラーゼ（AldOMT）、カフェ酸O-メチルトランスフェラーゼ、カフェオイル-CoA O-メチルトランスフェラーゼ、カテコール-CoA O-メチルトランスフェラーゼ、およびイノシトールO-メチルトランスフェラーゼが含まれるがそれらに限定されるわけではない特異的基質活性を保有してもよい。同様に、ペルオキシダーゼ活性を保有する遺伝子産物は、陰イオンペルオキシダーゼ、アスコルビン酸ペルオキシダーゼ、および陽イオンペルオキシダーゼが含まれるがそれらに限定されるわけではない特異的基質活性を保有してもよい。
【００６６】
特異的モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子の例には、SEQ ID NO：1〜252、756、および768が含まれる。本発明の特異的モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子産物の例には、SEQ ID NO：1〜252、756、および768のいずれか一つによってコードされる産物が含まれる。本発明の特異的モノリグノール合成、モノリグノール輸送、ならびにリグニン重合化タンパク質およびポリペプチドの例には、SEQ ID NO：253〜504、766、および769のいずれかによってコードされるポリペプチド、またはSEQ ID NO：1〜252、756、および768のいずれかのアミノ酸配列を含むポリペプチドが含まれる。本発明の別の局面は、以下に定義するように、これらの特異的モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子、ならびにそのヌクレオチドおよびアミノ酸産物の保存的変種に向けられる。
【００６７】
本発明にはまた、本明細書に開示の配列の保存的変種が含まれる。「変種」という用語は、変種である参照配列と、一つもしくは複数のヌクレオチド塩基またはアミノ酸残基が異なるヌクレオチドまたはアミノ酸配列を指す。
【００６８】
したがって、一つの局面において、本発明には、保存的変種ポリヌクレオチドが含まれる。本明細書において用いられるように、「保存的変種ポリヌクレオチド」という用語は、保存的変種が、その変種である参照遺伝子に比較可能な条件で結合するオリゴヌクレオチドプローブと、ストリンジェントな条件でハイブリダイズするポリヌクレオチドを指す。このように、例えば、SEQ ID NO：1の保存的変種は、比較可能な条件でSEQ ID NO：1に結合するオリゴヌクレオチドプローブとストリンジェントな条件でハイブリダイズする。例えば、配列は、それらが6×SSC、0.5％SDS、5×デンハルト溶液、および非特異的担体DNA 100μgのハイブリダイゼーション溶液において二本鎖複合体を形成する場合に、ハイブリダイズすると見なされる。Ausubel et al., 第2.9章、補則27(1994)を参照されたい。「中等度のストリンジェンシー」は、6×SSC、0.5％SDS、5×デンハルト溶液および非特異的担体DNA 100μgのハイブリダイゼーション溶液において温度60℃であると定義される。同上。「高ストリンジェンシー」ハイブリダイゼーション条件は、例えば6×SSC、0.5％SDS、5×デンハルト溶液および非特異的担体DNA 100μgのハイブリダイゼーション溶液において68℃である。中等度のストリンジェンシーのハイブリダイゼーション反応の後、ヌクレオチドを2×SSC＋0.5％SDSの溶液において室温で5回洗浄した後、0.1×SSC＋0.1％SDSの溶液によって60℃で1時間洗浄する。
【００６９】
本発明の一つの局面は、そのそれぞれの参照配列と少なくとも75％の配列同一性を示す保存的変種ポリヌクレオチドを提供する。「配列同一性」は当技術分野において認識された意味を有し、公表された技術を用いて計算することができる。「COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY」, Lesk ed.(Oxford University Press, 1988)、「BIOCOMPUTING : INFORMATICS AND GENOME PROJECTS」, Smith, ed.(Academic Press, 1993)、「COMPUTER ANALYSIS OF SEQUENCE DATA, PART I」, Griffin  & Griffin, eds.(Humana Press, 1994)、「SEQUENCE ANALYSIS IN MOLECULAR BIOLOGY」, Von Heinje ed ., Academic Press(1987)、「SEQUENCE ANALYSIS PRIMER」, Gribskov & Devereux, eds.(Macmillan Stockton Press, 1991)、Gish et al., J. Mol. Biol. 215:403(1990)；Gish and States, Nature Genet. 3:266(1993)；Madden et al., Meth. Enzymol. 266:131(1996)；Altschul et al., Nucleic Acids Res. 25:3389(1997)；およびZhang and Madden, Genome Res. 7:649〜656(1997)、およびCarillo and Lipton, SIAM J. Applied Math. 48:1073(1988)を参照されたい。二つの配列間の同一性または類似性を決定するために一般的に用いられる方法には、「GUIDE TO HUGE COMPUTER」, Bishop ed., (Academic Press, 1994)およびCarillo & Lipton、前記において開示される方法が含まれるがそれらに限定されるわけではない。
【００７０】
同一性および類似性を決定する方法は、例えばコンピュータープログラムおよびアルゴリズムによって暗号化されて実行される。二つの配列間の同一性および類似性を決定するために好ましいコンピュータープログラム法には、GCGプログラムパッケージ（Devereux et al., Nucleic Acids Research 12:387(1984)）、BLASTP、BLASTN、FASTA（Atschul et al., J. Mol. Biol. 215:403(1990)）およびFASTDB（Brutlag et al., Comp. App. Biosci. 6:237(1990)）が含まれるがそれらに限定されるわけではない。
【００７１】
本発明には、SEQ ID NO：1〜252、756、および768のいずれか一つと99％、98％、97％、96％、95％、94％、93％、92％、91％、90％、89％、88％、87％、86％、85％、84％、83％、82％、81％、80％、79％、78％、77％、76％、75％、74％、73％、72％、71％、70％、69％、68％、67％、66％、65％、64％、63％、62％、61％、60％より大きいまたはそれに等しい配列同一性を有する保存的変種ポリヌクレオチドが含まれる。そのような変種において、変種と参照配列との差は、参照ヌクレオチド配列の5'もしくは3'末端位で、または参照配列もしくは参照配列内の一つもしくは複数の隣接基におけるヌクレオチドの間に個々に介在するそれらの末端位のいずれかで起こりうる。
【００７２】
本発明によって企図され、本発明に含まれるさらなる保存的変種ポリヌクレオチドには、全体で総配列長の30％未満である欠失および/または挿入の結果として、SEQ ID NO：1〜252、756、および768のポリヌクレオチド配列、またはその相補体、逆相補体、もしくは逆配列とは異なる配列を含むポリヌクレオチドが含まれる。一つの態様において、欠失または挿入は、全体で全長の20％未満、または10％未満である。
【００７３】
本発明にはまた、その一次構造（配列）において配列番号に対して高い程度の類似性を共有することに加え、以下の特徴の少なくとも一つを有する保存的変種ポリヌクレオチドが含まれる：（i）それらが、ポリヌクレオチド合成において、参照ポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドと、実質的に同じ機能的特性を有するポリペプチドをコードする、オープンリーディングフレームもしくは部分的オープンリーディングフレームを含む、または（ii）それらがヌクレオチドドメインまたはコードされたタンパク質ドメインを共通に有する。本発明には、参照ポリヌクレオチドによってコードされるタンパク質の酵素もしくは生物学的活性、または結合特性を有するタンパク質をコードする、SEQ ID NO：1〜252、756、および768の保存的変種が含まれる。そのような保存的変種は、それらが参照ポリヌクレオチドによってコードされるタンパク質の酵素または結合活性を有するという点において、機能的変種である。
【００７４】
一つの態様に従って、ポリヌクレオチド変種には、米国特許第6,500,639号、第6,500,617号、第6,436,675号、第6,379,964号、第6,352,859号、第6,335,198号、第6,326,204号、および第6,287,862号において記述される遺伝子のような「シャッフル化遺伝子」が含まれうる。本発明のヌクレオチド配列の変種はまた、参照により本明細書に組み入れられる、米国特許第6,132,970号において開示されるように改変されたポリヌクレオチドであり得る。
【００７５】
一つの態様に従って、本発明は、β-グルコシダーゼ、β-マンノシダーゼ、桂皮酸-4-ヒドロキシラーゼ、シナモイル-CoAレダクターゼ、シナモイルアルコールデヒドロゲナーゼ、4-クマル酸-CoAリガーゼ、クマル酸3-ヒドロキシラーゼ、コニフェリルアルコールデヒドロゲナーゼ、コニフェリルアルデヒド5-ヒドロラーゼ、チトクロームP450、ジヒドロフラボノール4-レダクターゼ、ジフェノールオキシダーゼ、マルチ銅オキシダーゼ、O-メチルトランスフェラーゼ、ペルオキシダーゼ、フェノラーゼ、フェニルアラニンアンモニア-リアーゼ、シナピルアルコールデヒドロゲナーゼ、SPI2タンパク質、およびUDP-グルコシルトランスフェラーゼのような、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化タンパク質をコードするポリヌクレオチドを提供する。その上、O-メチルトランスフェラーゼタンパク質は、5-ヒドロキシコニフェリルアルデヒドO-メチルトランスフェラーゼ（AldOMT）、カフェ酸O-メチルトランスフェラーゼ、カフェオイル-CoA O-メチルトランスフェラーゼ、カテコール-CoA O-メチルトランスフェラーゼ、またはイノシトールO-メチルトランスフェラーゼのいずれかであってもよい。同様に、ペルオキシダーゼは、陰イオンペルオキシダーゼ、アスコルビン酸ペルオキシダーゼ、および陽イオンペルオキシダーゼであってもよい。SEQ ID NO：1〜252、756、および768はそのようなポリヌクレオチドの例を提供する。
【００７６】
別の態様に従って、本発明のポリヌクレオチドは、SEQ ID NO：1〜252、756、および768のいずれかによってコードされるポリペプチド、またはSEQ ID NO：253〜504、766および769のいずれかを含むポリペプチドの触媒もしくはタンパク質結合ドメインをコードする。本発明のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化タンパク質の触媒およびタンパク質結合ドメインは、当技術分野において公知である。これらのタンパク質の保存された配列は図1〜226において下線引いた本文で示される。
【００７７】
本発明にはまた、先に考察した配列とは異なるが、遺伝子コードの縮重の結果として、本発明のポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドと同じであるポリペプチドをコードする保存的変種ポリヌクレオチドが含まれる。本発明にはまた、コードされるポリペプチド配列のアミノ酸配列に影響を及ぼさない、またはコードされるポリペプチド配列において保存的置換が起こる置換の結果として、先に記述したポリヌクレオチド配列とは異なる配列を含む、保存的変種ポリヌクレオチドが含まれる。
【００７８】
本発明にはまた、SEQ ID NO：1〜252、756、および768のいずれかを含むポリヌクレオチドによってコードされる単離ポリペプチド、または先に記述したその保存的変種のいずれかが含まれる。本発明にはまた、SEQ ID NO：253〜504、766、および769を含むポリペプチド、ならびにこれらのポリペプチドの保存的変種が含まれる。
【００７９】
本発明に従って、変種ポリペプチドまたはタンパク質は、一つもしくは複数のアミノ酸の付加、欠失、または置換によって変更されるアミノ酸配列を指す。
【００８０】
本発明には、保存的変種ポリペプチドが含まれる。本明細書において用いられるように、「保存的変種ポリペプチド」という用語は、その保存的変種であるタンパク質と類似の構造、化学、または生物学的特性を有するポリペプチドを指す。どのアミノ酸残基を置換、挿入、または欠失するかを決定するための指針は、Vector NTI Suite（InforMax, MD）ソフトウェアのような当技術分野において周知のコンピュータープログラムを用いて見いだすことができる。本発明の一つの態様において、保存的変種ポリペプチドは、そのそれぞれの参照配列に対して少なくとも約75％の配列同一性を示す。
【００８１】
保存的変種タンパク質には、ポリペプチドの「イソ型」または「類似体」が含まれる。ポリペプチドイソ型および類似体は、同じ物理的および生理的特性、ならびに同じ生物機能を有するが、そのアミノ酸配列は、一つもしくは複数のアミノ酸が異なる、またはその配列に非天然アミノ酸が含まれるタンパク質を指す。
【００８２】
全体で配列の全長の10％未満のアミノ酸置換、挿入、および/または欠失の結果として、SEQ ID NO：253〜504、766、および769のポリペプチド配列とは異なる配列を含むポリペプチドが、本発明によって企図され、本発明に含まれる。
【００８３】
本発明の一つの局面は、下記のアッセイのような、一つまたは複数の適当なアッセイによって決定した場合に、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、および/またはリグニン重合化において機能する保存的変種ポリペプチドを提供する。本発明には、p-クマル酸および補酵素Aを共役させることができるタンパク質、またはO-メチルトランスフェラーゼ生物活性を有するペプチドのような、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化タンパク質である、変種ポリペプチドが含まれる。先に考察したように、本発明には、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化タンパク質として機能するポリペプチドをコードする変種ポリヌクレオチドが含まれる。
【００８４】
モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化タンパク質の活性および物理的特性は、当技術分野で公知の任意の方法を用いて調べることができる。アッセイ法の以下の例は、網羅的ではなく、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化タンパク質変種の活性を調べる、およびそのタンパク質特徴を区別するためのいくつかの指針を提供するために含まれる。
【００８５】
フェニルアラニンアンモニアリアーゼ（PAL）、および他のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化活性は、放射測定アッセイを用いて測定することができる。簡単に述べると、葉および花の試料を採取して、液体窒素において瞬間凍結する。次に、Dixon et al., Physiol. Plant Pathol. 13:295〜306(1978)において記述されるような放射測定アッセイによって、PAL活性を細胞抽出物において測定することができる。シナモイルアルコールデヒドロゲナーゼ（CAD）アッセイは、植物抽出物50〜100μl、0.1 mMコニフェリルアルコール、および0.02 mM NADPを含む100 mMトリス-HCl、pH 8.8、1 ml中で行うことができ、400 nmで30℃で15分間モニターすることができる。例えば、Abbott et al., Plant Physiol. 128(3):844〜53(2002)を参照されたい。カフェ酸/5-ヒドロキシフェルラ酸O-メチルトランスフェラーゼ（COMT）を、Fukuda H. and A. Komamine, Planta 155:423〜430(1982)のプロトコールによって、軽微な改変を加えてアッセイすることができる。シナモイル補酵素Aレダクターゼ（CCR）アッセイ（350 μl）は、100 mM KH2PO4-Na2HPO4、pH 6.25；5 mMジチオスレイトール；100μM NADPH；30μM 14Cフェルロイル補酵素A（13,000 dpm）；および植物抽出物30 μlを含みうる。例えば、Abbott et al., Plant Physiol. 128(3):844〜53(2002)を参照されたい。対照反応は、NADPHを省略することによって行うことができる。これらのアッセイ反応物を、約30℃で約10分間インキュベートして、酢酸エチル約1 mlによって停止させ、攪拌して遠心によって分離することができる。有機相約500μlを、Ecoscintシンチレーター（National Diagnostics, Hull, Hert, UK）4.5 mlにおいて計数することができる。
【００８６】
II．モノリグノール合成、モノリグノール輸送、ならびにリグニン重合化遺伝子、ポリヌクレオチドおよびポリペプチド配列を用いる方法
本発明は、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子、ならびにその保存的変種を用いる方法を提供する。本発明には、（i）モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化の際の機能、および植物表現型に及ぼす最終的な効果を調べること、ならびに（ii）植物表現型において変化をもたらすことが含まれるがそれらに限定されるわけではない目的のために、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化、ならびにモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化様遺伝子および/または遺伝子産物の発現を変更するための方法および構築物が含まれる。例えば、本発明には、一つまたは複数のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子の発現を変更することによって、木材の品質、繊維の発達、二次細胞壁リグニン含有量、ならびに植物の増殖および収量を改変するための、方法ならびにツールが含まれる。
【００８７】
本発明は、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子および先に考察した変種のいずれかの発現を変更する方法を含む。このように、例えば、本発明は、ユーカリまたはマツ種の野生型植物のゲノムに存在するモノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子の発現を変更する段階を含む。一つの態様において、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子は、先に考察したSEQ ID NO：1〜252、756、および768の配列から選択されるヌクレオチド配列を含む。
【００８８】
A．遺伝子発現を変更するための技術
遺伝子発現を変更するために本発明に従って用いることができる技術には、（i）遺伝子産物の過剰発現、（ii）遺伝子のmRNA転写物の破壊のような、遺伝子転写物の破壊、（iii）遺伝子によってコードされるポリペプチドの機能の破壊、または（iv）遺伝子自身の破壊が含まれるがそれらに限定されるわけではない。遺伝子産物の過剰発現、アンチセンスRNAの使用、リボザイム、および二本鎖RNA干渉（dsRNAi）の使用は、遺伝子の機能的効果を発見するための、および同じ種の野生型植物とは異なる表現型を有する植物を作成するための貴重な技術である。
【００８９】
標的遺伝子の過剰発現はしばしば、発現ベクターに遺伝子またはcDNAのクローニング、およびベクターのレシピエント細胞への導入によって行われる。または、過剰発現は、ゲノムに存在する遺伝子の発現を促進するために、外因性のプロモーターを細胞に導入することによって行うことができる。次に、細胞機能、生化学および/または生理学的特性に及ぼす所定の遺伝子の過剰発現の効果を、遺伝子を過剰発現するように形質転換された植物を、遺伝子を過剰発現するように形質転換されていない植物と比較することによって評価することができる。
【００９０】
アンチセンスRNA技術は、細胞における特定のmRNAにおいて見いだされる配列と相補的である、またはそれに対してアンチセンスであるRNA分子（またはRNA誘導体）を、細胞において発現させる、または細胞に導入する段階を必然的に伴う。アンチセンスRNAは、コードされる遺伝子産物の翻訳を阻害することができる。特異的植物遺伝子の発現を低減または阻害するためにアンチセンス技術を用いることは、例えば欧州特許公開第271988号、Hu et al., Nature Biotechnol. 17:808〜812(1999)；Sederoff, R.R., Nature Biotechnol. 17:750〜751(1999)；Smith et al., Nature, 334:724〜726(1988)；Smith et al., Plant Mol. Biol., 14:369〜379(1990)において記述されている。
【００９１】
リボザイムは、触媒ドメイン、および特定のmRNAに対して相補的である配列の両方を有するRNAである。リボザイムは、mRNAと会合すること（リボザイムの相補的ドメインを通して）、および触媒ドメインを用いてメッセージを切断する（分解する）ことによって機能する。RNA干渉（RNAi）は、その中で特異的mRNAの定常状態レベルが、標的遺伝子自身のデノボ転写速度を変更することなく、転写されて通常完全にプロセシングされたmRNAの配列特異的分解によって低減される、転写後遺伝子沈黙化（PTGS）調節プロセスを必然的に伴う。RNAi技術は、例えばElibashir, et al., Methods Enzymol. 26:199(2002)；McManus & Sharp, Nature Rev. Genetics 3:737(2002)；PCT国際出願国際公開公報第01/75164号；Martinez et al., Cell 110:563(2002)；Elbashir et al., 前記；Lagos-Quintana et al., Curr. Biol. 12:735(2002)；Tuschl et al., Nature Biotechnol. 20:446(2002)；Tuschl, Chembiochem. 2:239(2001)；Harborth et al., J. Cell Sci. 114:4557(2001)；et al., EMBO J. 20:6877(2001)；Lagos-Quintana et al., Science. 294:8538(2001)；Hutvagner et al., 上記引用文、834；Elbashir et al., Nature. 411:494(2001)において考察されている。
【００９２】
B．DNA構築物のアセンブリ
本発明は、SEQ ID NO：1〜252、756、および768の少なくとも一つのポリヌクレオチドまたは先に考察した保存的変種のようなその保存的変種を含むDNA構築物を提供する。本発明のDNA構築物を生成するために、当技術分野で公知の如何なる方法も用いることができる。例えば、Sambrook et al., 前記を参照されたい。
【００９３】
本発明には、任意でプロモーターを含むDNA構築物が含まれる。当技術分野で公知の任意の適したプロモーターを用いることができる。プロモーターは核酸、好ましくはRNAポリメラーゼおよび/または他の転写調節要素に結合するDNAである。任意のプロモーターに関して、本発明のプロモーターは、プロモーターに機能的に連結した核酸分子からmRNAを生成するためにDNAまたはRNAの転写を促進または制御する。RNAは、タンパク質もしくはポリペプチドをコードしうる、またはアンチセンスRNA分子もしくはRNAiにおいて有用な分子をコードしうる。本発明において有用なプロモーターには、構成的プロモーター、誘導型プロモーター、一時的に調節されるプロモーター、および組織選択的プロモーターが含まれる。
【００９４】
有用な構成的植物プロモーターの例には：ほとんどの植物組織において構成的な高レベル発現を付与するカリフラワーモザイクウイルス（CaMV）35Sプロモーター（Odel et al. Nature 313:810(1985)）；ノパリンシンターゼプロモーター（An et al. Plant Physiol. 88:547(1988)）；およびオクトピンシンターゼプロモーター（Fromm et al., Plant Cell 1:977(1989)）が含まれる。CaMV 35Sプロモーターは構成的プロモーターであると一般的に呼ばれているが、何らかの組織選択性が認められうることに注目すべきである。CaMV 35Sを用いることは、本発明における使用の際に示される可能性がある如何なる組織選択性にもかかわらず、本発明によって構想される。
【００９５】
誘導型プロモーターは、環境、ホルモン、または化学シグナルに反応して遺伝子発現を調節する。ホルモン誘導型プロモーターの例には、オーキシン誘導型プロモーター（Baumann et al. Plant Cell 11:323〜334(1999)）、サイトカイニン誘導型プロモーター（Guevara-Garcia, Plant Mol. Biol. 38:743〜753(1998)）、およびジベレリン反応性プロモーター（Shi et al. Plant Mol. Biol. 38:1053〜1060(1998)）が含まれる。さらに、熱、光、創傷、病原体耐性、およびジャスモン酸メチルまたはサリチル酸のような化学物質に反応するプロモーターを、本発明のDNA構築物および方法において用いることができる。
【００９６】
組織選択的プロモーターは、特定の植物組織において本発明のポリヌクレオチドを選択的に発現させる。組織選択的プロモーターはまた、特定の植物組織においてアンチセンスRNAまたはsiRNAの発現を指示するために有用であり、これは先に記述したように標的化遺伝子の発現を阻害または完全に遮断するために有用であり得る。本明細書において用いられるように、導管植物組織は、木部、篩部、または維管束形成層組織を指す。他の好ましい組織には、頂端分裂組織、根、種子、および花が含まれる。一つの局面において、本発明の組織選択的プロモーターは、「木部選択的」、「形成層選択的」、または「篩部選択的」のいずれかであり、木部、形成層、または篩部においてそれぞれ、機能的に連結した核酸配列の発現を選択的に指示する。別の局面において、本発明のDNA構築物は、木部、形成層、または篩部に関して組織特異的であって、木部、形成層、または篩部に限って活性であるプロモーターを含む。
【００９７】
導管選択的プロモーターは、木部、篩部、もしくは形成層組織のいずれかにおいて、または三つの組織タイプの少なくとも二つにおいて選択的に活性である。導管特異的プロモーターは、木部、篩部、もしくは形成層のいずれかにおいて、または三つの組織タイプの少なくとも二つにおいて特異的に活性である。言い換えれば、プロモーターは植物の木部、形成層、または篩部組織に限って活性である。しかし、植物における溶質輸送のために、組織において特異的または選択的に発現された産物は、発現が起こった後に植物のあらゆるところで見いだされる可能性があることに注目されたい。
【００９８】
さらに、特定のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子のプロモーターは、生育中の二次導管における形成層内に限って発現されてもよい。形成層において、特定のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子プロモーターは、幹または根において独占的に発現されてもよい。その上、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化プロモーターは、春（初期の木材形成）または夏に限って発現されてもよい。
【００９９】
プロモーターは、ポリヌクレオチドに機能的に連結してもよい。本明細書の文脈において用いられるように、「機能的に連結した」とは、プロモーターが構造遺伝子の転写を制御するように、構造遺伝子をコードするポリヌクレオチドをプロモーターに連結させることを指す。望ましいポリヌクレオチドがタンパク質産物をコードする配列を含む場合、コード領域は、望ましいポリヌクレオチドによってコードされる会合したメッセンジャーRNA転写物および/またはタンパク質産物の発現を生じる、プロモーターおよびターミネーターのような調節要素に機能的に連結することができる。このような状況において、ポリヌクレオチドは、プロモーターに対して5'-から3'-方向に機能的に連結して、任意でターミネーター配列に連結する。したがって、構造遺伝子の転写を制御するために、一つまたは複数の要素を機能的に連結させることができる。
【０１００】
または、本発明は、その転写が、植物細胞における内因性のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子の発現に影響を及ぼす二次構造を形成することができる核酸を産生するポリヌクレオチドを「アンチセンス」方向において含むDNA構築物を提供する。別の変形において、DNA構築物は、それに対してポリヌクレオチドが会合しているモノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子のRNA干渉を開始する二本鎖RNA産物を転写時に生じるポリヌクレオチドを含んでもよい。本発明のポリヌクレオチドは、t-DNA左右境界配列が、ポリヌクレオチドのいずれかの側に隣接するまたは存在するように、t-DNA内に存在しうる。
【０１０１】
本発明には、先に考察した任意のポリヌクレオチド、例えばSEQ ID NO：1〜252、756、および768の一つまたは複数を含むDNA構築物が含まれると理解すべきである。本発明には、先に記述した任意のポリヌクレオチド、例えばSEQ ID NO：1〜252、756、および768の一つまたは複数、ならびに植物ゲノムへの組み込みを促進する一つまたは複数のt-DNA境界配列を含むDNA構築物が含まれる。
【０１０２】
本発明にはまた、一つまたは複数の調節要素を含むプロモーターを含むDNA構築物が含まれる。または、本発明には、プロモーターとは離れている調節要素を含むDNA構築物が含まれる。調節要素は、プロモーター領域に多数の重要な特徴を付与する。いくつかの要素は、機能的に連結した核酸の転写速度を増強する転写因子に結合する。他の要素は、転写活性を阻害するリプレッサーに結合する。プロモーター活性に及ぼす転写因子の効果は、プロモーター活性が高いか低いか、すなわちプロモーターが「強い」か「弱い」かを決定しうる。
【０１０３】
本発明のDNA構築物には、形質転換された植物細胞または植物を同定および選択するために有用な選択マーカーとして役立つヌクレオチド配列が含まれうる。多数の選択マーカーが当技術分野において公知である。例えば、B. Miki and S. McHugh, J. Biotechnol. 107(3):193〜232(2004)を参照されたい。選択マーカー遺伝子は、形質転換植物細胞または植物の陽性または陰性選択を付与しうる。選択マーカー遺伝子および遺伝子産物は、外部基質の存在に対して条件的または非条件的であり得る。本明細書において用いられるように、「陽性選択マーカー遺伝子」は、形質転換組織の増殖を促進する。対照的に、「陰性選択マーカー遺伝子」によって、形質転換組織の死が起こる。陽性選択マーカー遺伝子は、抗生物質、除草剤、または薬物のような毒性物質の使用に関して条件的であり得る。さらに、陽性選択マーカー遺伝子は、増殖の基質となる可能性がある、または形質転換された植物細胞もしくは植物の増殖および分化を誘導する非毒性物質に対して条件的であり得る。陽性選択マーカー遺伝子はまた、植物の生育を支配する生理的プロセスを変更することができる。そのような選択マーカーの例には、カナマイシン耐性を付与するネオマイシンホスホトランスフェラーゼ（nptII）遺伝子（Potrykus et al., Mol. Gen. Genet. 199:183〜188(1985)）が含まれるがそれに限定されるわけではない。nptII遺伝子を発現する細胞は、カナマイシンまたはG418のような適当な抗生物質を用いて選択することができる。他の一般的に用いられる選択マーカーには、グリホサート耐性を付与する変異体EPSPシンターゼ遺伝子（Hinchee et al., Bio/Technology 6:915〜922(1988)）、およびイミダゾリノンまたはスルホニルウレア耐性を付与する変異体アセトラクテートシンターゼ遺伝子（ALS）（欧州特許出願第154,204号）が含まれる。
【０１０４】
本発明にはまた、先に考察したDNA構築物を含むベクターが含まれる。ベクターには、特定の宿主細胞に関する複製開始点（レプリコン）が含まれうる。様々な原核細胞レプリコンが当業者に公知であり、原核宿主細胞において組換え型分子の自律的複製および維持を指示するように機能する。例えばSambrook et al., 前記を参照されたい。
【０１０５】
例えば、pMON530は、双子葉植物の形質転換において用いられるアグロバクテリウム（Agrobacterium）に基づく植物の形質転換ベクターであり、プラスミドベクターである（Rogers et al., 「Improved vectors for plant transformation：expression cassette vectors and new selectable markers」, METHODS IN ENZYMOLOGY. Ed. R. Wu and L. Grossman. p253〜277, San Diego：Academic Press）。もう一つの有用なプラスミドは、pMON505の誘導体であるpMON530であり、これはpMON316の2.3 kb StuI-HindIII断片をpMON526に転移することによって調製される。プラスミドpMON526はSmaI部位がXmaIによる消化によって除去され、Klenowポリメラーゼによる処置、およびライゲーションを受けているpMON505の単純な誘導体である。プラスミドpMON530は、pMON505およびCaMV35S-NOS発現カセットの全ての特性を保持しているが、プロモーターとポリアデニル化シグナルとの間にSmaIの独自の切断部位を含む。
【０１０６】
バイナリベクターpMON505は、Tiプラスミド相同体領域であるLIHが3.8 kb HindIIIによってミニRK2プラスミドpTJS75（Schmidhauser and Helinski(1985)J. Bacteriol. 164〜155）のSmaI断片に置換されているpMON200（Rogers et al., 前記）の誘導体である。この断片は、三親交雑技法を用いてアグロバクテリウムに共役させるために、RK2複製開始点、oriVおよび転移開始点oriTを含む。Horsch and Klee, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 83:4428(1986)。プラスミドpMON505は、所望のDNA断片を挿入するための合成マルチリンカー、植物細胞におけるカナマイシン耐性のためのキメラNOS/NPTII'/NOS遺伝子、大腸菌およびA.ツメファシエンス（A. tumefaciens）における選択のためのスペクチノマイシン/ストレプトマイシン耐性決定基、子孫における形質転換体および遺伝の容易な採点のための無傷のノパリンシンターゼ遺伝子、および大腸菌において大量のベクターを容易に作製するためのpBR322複製開始点を含む、pMON200の全ての重要な特徴を保持する。プラスミドpMON505は、pTiT37ノパリン型T-DNAの右側末端に由来する一つのT-DNA境界配列を含む。サザンブロット分析により、プラスミドpMON505およびそれが有する任意のDNAが植物ゲノムに組み入れられること、すなわち、プラスミド全体が植物ゲノムに挿入されるT-DNAであることが証明される。組み入れられたDNAの一つの末端は、右側境界配列とノパリンシンターゼ遺伝子との間に存在し、他方の末端は境界配列とpBR322配列との間に存在する。類似のメカニズムは、植物ゲノムにおいて構築物を組み入れるためにcreリコンビナーゼを用いる。例えばGleave et al., Plant Mol. Biol. 40(2):223〜35(1999)を参照されたい。
【０１０７】
特に有用なTiプラスミドカセットベクターは、pMON17227である。このベクターは、国際公開公報第92/04449号において記述され、グリホサート耐性を付与する酵素をコードする遺伝子（CP4と命名される）を含み、これはジャガイモおよびトマトを含む多くの植物にとって優れた選択マーカー遺伝子である。この遺伝子を、シロイヌナズナ（Arabidopsis）EPSPS葉緑体輸送ペプチド（CTP2）に融合させて、選択したプロモーターによって発現を促進する。
【０１０８】
一つの態様において、本発明は、Gleave, Plant Mol. Biol. 20:1203〜27(1992)、Wesley et al., Plant J. 27(6)581〜90(2001)において記述されるようにpWVR8ベクターを利用する。
【０１０９】
別の態様において、本発明の材料および技術は、一つまたは複数のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子をトランスジェニック植物細胞および植物において同時に積み重ねるためのDNA構築物に向けられる。例えば、Li et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100:4939〜4944(2003)を参照されたい。
【０１１０】
C．形質転換宿主細胞、植物組織、および植物
本発明はまた、本発明のDNA構築物によって形質転換された宿主細胞を提供する。本明細書において用いられるように、宿主細胞は、本発明のポリヌクレオチドが発現される細胞を指す。したがって、宿主細胞は、個々の細胞、細胞培養、または生物の一部である細胞であり得る。宿主細胞は、胚、内胚葉、精子、卵細胞、または受精卵の一部であり得る。一つの態様において、宿主細胞は植物細胞である。
【０１１１】
本発明はさらに、本発明のDNA構築物を含むトランスジェニック植物を提供する。本発明には、被子植物または裸子植物であるトランスジェニック植物が含まれる。本発明のDNA構築物は、単子葉類（例えば、イネ科植物、トウモロコシ、穀草、オート麦、コムギおよびオオムギ）、双子葉類（例えば、シロイヌナズナ、タバコ、マメ科植物、アルファルファ、オーク、ユーカリ、カエデ）、裸子植物（例えば、米国特許第6,518,485号）、エンゲルマントウヒ（white spruce）（Ellis et al., Biotechnology 11:84〜89(1993)）、およびカラマツ（Huang et al., In Vitro Cell 27:201〜207, 1991）のような多様な植物を形質転換するために用いることができる。
【０１１２】
植物にはまた、芝草、コムギ、トウモロコシ、コメ、サトウキビ、ジャガイモ、トマト、レタス、ニンジン、イチゴ、キャッサバ、サツマイモ、ゼラニウム、ダイズ、および様々なタイプの木本が含まれる。木本には、ヤシオーク、マツ、カエデ、モミ、リンゴ、イチジク、プラム、およびアカシアのような樹木が含まれる。木本にはまた、バラおよびブドウのツル木が含まれる。
【０１１３】
一つの態様において、本発明のDNA構築物は、木本、すなわちその幹が何年もの間生存して、木質組織を付加することによって毎年直径が増加する樹木または低木を形質転換するために用いられる。本発明には、ユーカリ・グランディスおよびそのハイブリッド、およびテーダマツからなる群より選択される植物と共に、形質転換された植物およびそれらに由来する木材および木材パルプのような商業的林業において重要なユーカリおよびマツ種を含む植物を形質転換する方法が含まれる。適した植物の他の例には、バンクスマツ（Pinus banksiana）、カラブリアマツ（Pinus brutia）、カリビアマツ（Pinus caribaea）、ピナス・クラウサ（Pinus clausa）、ロッジポールマツ（Pinus contorta）、オオミマツ（Pinus coulteri）、エキナタマツ（Pinus echinata）、ピナス・エルダリカ（Pinus eldarica）、スラッシュマツ（Pinus ellioti）、ジェフリーマツ（Pinus jeffreyi）、ピナス・ランベルチアナ（Pinus lambertiana）、タイワンアカマツ（Pinus massoniana）、モンチコラマツ（Pinus monticola）、ヨーロッパクロマツ（Pinus nigra）、ダイオウマツ（Pinus palustris）、フランスカイガンショウ（Pinus pinaster）、ピナス・ポンデローサ（Pinus ponderosa）、ラジアータマツ（Pinus radiata）、レジノサアカマツ（Pinus resinosa）、リギダマツ（Pinus rigida）、ピナス・セロチナ（Pinus serotina）、ストローブマツ（Pinus strobus）、ヨーロッパアカマツ（Pinus sylvestris）、テーダマツ（Pinus taeda）、バージニアマツ（Pinus virginiana）、アビエス・アマビリス（Abies amabilis）、バルサムモミ（Abies balsamea）、コロラドモミ（Abies concolor）、グランドファー（Abies grandis）、アルプスモミ（Abies lasiocarpa）、カリフォルニアアカモミ（Abies magnifica）、ノーブルモミ（Abies procera）、ローソンヒノキ（Chamaecyparis lawsoniona）、アラスカヒノキ（Chamaecyparis nootkatensis）、ヌマヒノキ（Chamaecyparis thyoides）、エンピツジャクシン（Juniperus virginiana）、オウシュウカラマツ（Larix decidua）、アメリカカラマツ（Larix laricina）、カラマツ（Larix leptolepis）、セイヨウカラマツ（Larix occidentalis）、シベリアカラマツ（Larix siberica）、リボケドゥルス・デカレンス（Libocedrus decurrens）、オウシュウトウヒ（Picea abies）、エンゲルマントウヒ（Picea engelmanni）、カナダトウヒ（Picea glauca）、マリアーナトウヒ（Picea mariana）、コロラドトウヒ（Picea pungens）、アカトウヒ（Picea rubens）、シトカトウヒ（Picea sitchensis）、シュードツガ・メンジエシイ（Pseudotsuga menziesii）、セコイア・ガイガンテア（Sequoia gigantea）、セコイア（Sequoia sempervirens）、ヌマスギ（Taxodium distichum）、カナダツガ（Tsuga canadensis）、アメリカツガ（Tsuga heterophylla）、マウンテンヘムロック（Tsuga mertensiana）、ニオイヒバ（Thuja occidentalis）、ベイスギ（Thuja plicata）、ユーカリ・アルバ（Eucalyptus alba）、ユーカリ・バンクロフチイ（Eucalyptus bancroftii）、ユーカリ・ボトリオイデス（Eucalyptus botryoides）、ユーカリ・ブリジェシアーナ（Eucalyptus bridgesiana）、ユーカリ・カロフィラ（Eucalyptus calophylla）、ユーカリ・カマルデュレンシス（Eucalyptus camaldulensis）、レモンユーカリ（Eucalyptus citriodora）、ユーカリ・クラドカリックス（Eucalyptus cladocalyx）、ユーカリ・コシフェラ（Eucalyptus coccifera）、ユーカリ・クルチシイ（Eucalyptus curtisii）、ユーカリ・ダルリンプレアーナ（Eucalyptus dalrympleana）、ユーカリ・���グルプタ（Eucalyptus deglupta）、ユーカリ・デレガテンシス（Eucalyptus delegatensis）、ユーカリ・ディバーシコロル（Eucalyptus diversicolor）、ユーカリ・ダンニ（Eucalyptus dunnii）、ユーカリ・フィシフォリア（Eucalyptus ficifolia）、ユーカリ・グロビュラス（Eucalyptus globulus）、ユーカリ・ゴンフォセファラ（Eucalyptus gomphocephala）、ユーカリ・ガンニ（Eucalyptus gunnii）、ユーカリ・ヘンリ（Eucalyptus henryi）、ユーカリ・レボピネア（Eucalyptus laevopinea）、ユーカリ・マカースリー（Eucalyptus macarthurii）、ユーカリ・マクロリンチャ（Eucalyptus macrorhyncha）、ユーカリ・マキュラータ（Eucalyptus maculata）、ユーカリ・マルギナータ（Eucalyptus marginata）、ユーカリ・メガカルパ（Eucalyptus megacarpa）、ユーカリ・メリオドーラ（Eucalyptus melliodora）、ユーカリ・ニコリイ（Eucalyptus nicholii）、ユーカリ・ナイテンス（Eucalyptus nitens）、ユーカリ・ノバアンゲリカ（Eucalyptus nova-angelica）、ユーカリオブリカ（Eucalyptus obliqua）、ユーカリ・オクシデンタリス（Eucalyptus occidentalis）、ユーカリ・オブツシフローラ（Eucalyptus obtusiflora）、ユーカリ・オレアデス（Eucalyptus oreades）、ユーカリ・パウチフローラ（Eucalyptus pauciflora）、ユーカリ・ポリブラクテア（Eucalyptus polybractea）、ユーカリ・レグナンス（Eucalyptus regnans）、ユーカリ・レジニフェラ（Eucalyptus resinifera）、ユーカリ・ユーカリ・ロブスタ（Eucalyptus robusta）、ユーカリ・ルディス（Eucalyptus rudis）、ユーカリ・サリグナ（Eucalyptus saligna）、ユーカリ・シデロキシロン（Eucalyptus sideroxylon）、ユーカリ・スツアーチアナ（Eucalyptus stuartiana）、ユーカリ・テレチコルニス（Eucalyptus tereticornis）、ユーカリ・トレリアナ（Eucalyptus torelliana）、ユーカリ・ウルニゲラ（Eucalyptus urnigera）、ユーカリ・ウロフィラ（Eucalyptus urophylla）、ユーカリ・ビミナリス（Eucalyptus viminalis）、ユーカリ・ビリディス（Eucalyptus viridis）、ユーカリ・ワンデュー（Eucalyptus wandoo）、およびユーカリ・ヨウマンニ（Eucalyptus youmanni）からなる群より選択される植物が含まれる。
【０１１４】
本明細書において用いられるように、「植物」という用語にはまた、植物の果実、種子、花、球果等が含まれると意図される。本発明の形質転換された植物は、粒子衝突またはアグロバクテリウム媒介形質転換によるような、DNA構築物が植物に直接導入されることを意味する、直接のトランスフェクタントとなりうる、または植物はトランスフェクトされた植物の子孫となりうる。第二またはその後の世代の植物は、有性生殖、すなわち受粉によって産生されうる。さらに、植物は配偶体（半数体段階）または胞子体（二倍体段階）となりうる。
【０１１５】
本明細書において用いられるように、「植物組織」という用語は、植物細胞を含む植物の任意の部分を含む。植物細胞には、浮遊培養、カルス、胚、分裂組織領域、カルス組織、葉、根、シュート、配偶体、胞子体、花粉、種子、および小胞子が含まれる。植物組織は液体もしくは固体培養において増殖させることができる、またはポット、温室、もしくはフィールドにおいて土壌もしくは適した培地において生育させることができる。本明細書において用いられるように、「植物組織」はまた、有性または無性的に生成されるか否かによらず、植物のクローン、種子、子孫、またはムカゴ、および挿し木または種子のようなこれらの任意の子孫を指す。
【０１１６】
本発明の一つの局面において、本発明のトランスジェニック植物および植物組織のクローン繁殖のために、体細胞胚形成を用いることができる。例えば、S.A. Merkle and J.F. Dean, Curr. Opin. Biotechnol. 11(3):298〜302(2000)を参照されたい。
【０１１７】
同様に、植物の再生は、多くの種に関して十分に確立されている。Dunsten et al., 「Somatic embryogenesis in woody plants」, In 「in vitro embryogenesis of plants」(Current Plant Science and Biotechnology in Agriculture, 12), Kluwer Academic Publishers, Boston, MA (1995)を参照されたい。
【０１１８】
本明細書において用いられるように、「形質転換」は、それによって核酸が植物細胞のゲノムに挿入または組み入れられるプロセスを指す。そのような挿入は、植物細胞への安定な導入および子孫への伝幡を含む。形質転換はまた、得られた形質転換体が一過性に核酸を発現する、核酸の一過性の挿入を指す。形質転換は、当技術分野において周知の様々な方法を用いて天然または人工的条件で起こりうる。例えば、Glick and Thompson, eds., 「METHODS IN PLANT MOLECULAR BIOLOGY」, CRC Press, Boca Raton, Fla. (1993))を参照されたい。形質転換は、アグロバクテリウム媒介形質転換プロトコール（例えば、Horsch et al., Science, 227:1229〜31 (1985)を参照されたい）、ウイルス感染、ホイスカー、燐酸カルシウム沈殿、電気穿孔（例えば、Rhodes et al., Science 240(4849): 204〜207 (1988)を参照されたい）、マイクロインジェクション、ポリエチレングリコール処置（例えば、Lyznik et al., Plant Mol. Biol. 13:151〜161 (1989)を参照されたい）、熱ショック、リポフェクション、および粒子衝突または他のバイオリスティック（biolistic）法（例えば、Klein et al., Plant Physiol. 91 :440〜444 (1989)およびBoynton et al., Science 240(4858):1534〜1538(1988)を参照されたい）を含む、原核または真核宿主細胞に核酸配列を挿入するための任意の公知の方法によって行うことができる。形質転換はまた、例えばSvab et al., Proc. Natl Acad. Sci. 87:8526〜30 (1990)において記述されるように、葉緑体形質転換を用いて、およびプロトプラスト形質転換システムを用いることによって行うことができる。
【０１１９】
植物形質転換戦略は例えば、その全内容物が参照により本明細書に組み入れられる、米国特許第5,159,135号（ワタ）、第5,981,840号（トウモロコシ）、第5,914,451号（ダイズ）、および国際公開公報第00/12715号（ユーカリ）において記述されている。さらなる植物形質転換戦略および技術は、Birch, R. G., Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 48:297 (1997)およびForester et al., Exp. Agric. 33:15〜33 (1997)において論評され、その全内容物が参照により本明細書に組み入れられる。
【０１２０】
樹木種を形質転換する方法が当技術分野において公知である。本発明の一つの態様に従って、ユーカリ外植体の遺伝子型非依存的形質転換およびトランスジェニック子孫の生成は、アグロバクテリウムを用いる形質転換によって行うことができる。樹木外植体は、形質転換前に採取して前培養培地において培養することができるが、そうする必要はない。前培養培地は必要ではないが、そのような培地を用いることは、形質転換効率および植物の再生を増加させることができる。前培養培地は、アグロバクテリウムによる形質転換の前に、その上で植物外植体を培養することができる栄養培地である。如何なる前培養培地および培養期間を用いることもできる。前培養培地は、アセトシリンゴンのようなアグロバクテリウム誘導物質を含む。前培養培地は任意で、オーキシンおよびサイトカイニンを含む植物生長調節物質を含みうる。前培養培地は、木本培地（WPM）塩（Lloyd and McCown, Combined Proceedings of the International Plant Propagators Society, 30:421〜427,1980）およびムラシゲスクーグ培地（Sigma Aldrich, St. Louis, MO）、またはLepoivre培地が含まれるがそれらに限定されるわけではない適当な塩培地を用いて調製することができる。前培養培地は、例えばアセトシリンゴンのようなアグロバクテリウム誘発物質を含みうる。任意で、前培養培地は、オーキシン、サイトカイニン、またはオーキシンとサイトカイニンの双方を含みうる。例としての植物前培養培地を以下に示す。
2008513030.tif 000002
【０１２１】
この形質転換法において、植物外植体を前培養培地において暗所で4日間前培養することができる。誘導されたアグロバクテリウム培養物を当技術分野で公知の方法によって調製することができる。誘導された培養物は、植物外植体に適用される。外植体は、アグロバクテリウム培養物を外植体、バキューム・インフィルトレーション（vacuum infiltration）、フローラル・ディップ（floral dip）等に適用することによって形質転換することができる。形質転換後、アグロバクテリウム培養処置外植体をアグロバクテリウムと共に光または暗所条件で2〜10日間培養することができる。一つの態様において、外植体はアグロバクテリウムと共に光または暗所条件で4日間同時培養する。
【０１２２】
同時培養後、外植体を400 mg/Lチメンチンを含む再生培地に移すことができる。外植体を再生培地において培養してから、選択培地に移す。一つの態様において、外植体を再生培地において4日間培養する。任意の適した選択培地を用いることができる。一つの態様において、選択培地は、チメンチンおよび除草剤選択物質を添加した再生培地である。以下の表は、例としての再生培地を提供する。
2008513030.tif 000003
【０１２３】
選択を生き残ったシュート塊を、除草剤およびチメンチンを含む再生培地において維持する。シュート塊は、シュートが増殖して最初に伸長するまで移すことができる。一つの態様において、シュート塊は3週間毎に移す。
【０１２４】
例えば、GFP、ルシフェラーゼ、またはGUSのような任意のレポーター遺伝子を用いることができる。例えば、B. Miki and S. McHugh, J. Biotechnol 107 (3):193〜232 (2004)を参照されたい。
【０１２５】
一つの態様において、アグロバクテリウム感染の頻度をモニターするために、および選択されたシュートが確実に逸出植物またはキメラでないように、GUS染色を行うことができる。再生されたシュート由来の葉および茎組織を、シュートの発達の直後にレポーター遺伝子発現に関して染色することができる。例えば、GUS活性を決定するために、外植体を100 mM燐酸緩衝液（pH 7.0）、0.05％ジメチルスホキシド、0.05％トライトンX-100、10 mM EDTA、0.5 mMフェロシアン化カリウム、および1.5 mg/ml 5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-β-D-グルクロニド（X-gluc）を含む基質においてインキュベートすることができる。次に、外植体を真空に10分間供した後、37℃で終夜インキュベートして、GUS巣を計数することができる。
【０１２６】
別の態様に従って、マツの形質転換は、米国特許出願第2002/0100083号において記述される方法を用いて行われる。
【０１２７】
D．植物表現型の調節
本発明の別の局面に従って、本発明のDNA構築物によって形質転換されているトランスジェニック植物は、DNA構築物によって形質転換されていない植物とは異なる表現型を有する。
【０１２８】
本明細書において用いられるように、「表現型」は、植物の少なくとも一つの植物細胞のゲノムに本発明の一つまたは複数のDNA構築物を組み入れることによって、本発明に従って変更することができる植物の区別できるような特色または特徴を指す。DNA構築物は、形質転換された植物細胞または植物全体の多くの遺伝的、分子、生化学、生理学、形態学、または栽培学的特徴または特性の任意の一つまたは複数を改変することによって、形質転換された植物の表現型に変化を付与することができる。
【０１２９】
1．リグニン含有量、リグニン組成、および様々な経済的および非経済的形質の調節
一つの態様において、本発明のDNA構築物による植物の形質転換は、リグニン含有量またはリグニン組成の増加または減少が含まれるがそれらに限定されるわけではない表現型を生じることができる。本明細書において用いられるように、「リグニン含有量」は、例えばセルロース、ヘミセルロース、または非リグニン細胞壁フェノール化合物のような、植物の非リグニン成分に対して存在するリグニンポリマーの相対量を指す。
【０１３０】
対照的に、および本明細書において用いられるように、「リグニン組成」は、それぞれのリグニンサブユニット、すなわち中でもp-ヒドロキシフェニル、グアイアシル、およびシリンギルの相対的百分率を指す。本発明の方法は、最終的な重合化リグニンにおけるそれぞれのサブユニット単量体の相対的百分率、すなわちシリンギル対グアイアシル比（S/G比）を調節するために用いられる。一つの態様において、本発明の方法は、形質転換植物のリグニンが野生型植物よりシリンギル単量体のより大きい百分率を含むように、シナピルアルコールの産生および取り込みを指示するために用いられる、さらなる態様において、本発明の方法は、そうでなければほとんどから全くシリンギル単量体を有さないリグニンを有するであろう形質転換植物においてシナピルアルコールの産生を指示する段階を含む。
【０１３１】
一つの態様において、本発明のDNA構築物による植物の形質転換は、耐乾燥性の増加、除草剤耐性、高さの低減または増加、分岐の低減または増加、寒冷および霜耐性の増強、活力度の改善、色の増強または変更、健康および栄養特徴の増強、貯蔵の改善、収量の増強、耐塩性の増強、木材の腐食耐性の増強、真菌疾患耐性の増強、害虫に対する誘引性の変更、耐病性の増加、害虫耐性の増加、水-ストレス耐性の増加、きめの改善、発芽の増加、微量栄養素取り込みの増加、新規樹脂の産生、および新規タンパク質またはペプチドの産生の任意の一つまたは複数が含まれるがそれらに限定されるわけではない表現型を生じうる。
【０１３２】
別の態様において、影響を受ける表現型には、以下の形質の一つまたは複数が含まれる：DNA構築物によって形質転換されていない同じ種の植物と比較して、あて材形成性向（すなわち、圧縮あて材および引っ張りあて材）、幼齢期間の低減、幼齢期間の増加、自己脱落枝、生殖発達の加速または遅延。
【０１３３】
さらなる態様において、トランスジェニック植物において異なる表現型には、以下の一つまたは複数が含まれる：リグニン含有量、リグニン組成、木材組成、木材外観、木材密度、木材強度、木材剛性、セルロース重合化および蓄積、繊維寸法、管腔の大きさ、放射組織の比率、導管要素の比率、植物細胞の分裂、植物細胞の生育、単位面積あたりの細胞数、細胞の大きさ、細胞の形状、細胞壁組成、木材形成速度、審美的な木材外観、幹のきずの形成、平均ミクロフィブリル傾角、S2細胞壁層の幅、非リグニン細胞壁フェノールの蓄積、生長速度、根形成速度、根対分岐栄養発達の比、葉領域指数、および葉の形状。
【０１３４】
2．表現型の変化の評価
表現型は、任意の適した手段によって評価することができる。植物は、その全般的形態学に基づいて評価することができる。トランスジェニック植物は、裸眼によって観察することができ、重量を測定し、その高さを測定することができる。植物は、植物組織の個々の層、すなわち篩部および形成層を単離することによって調べることができ、これらは分裂組織細胞、早期伸張（early expansion）、晩期伸張（late expansion）、二次壁形成、および後期細胞成熟にさらに切断される。例えば、Hertzberg、前記を参照されたい。植物はまた、顕微鏡分析または化学分析を用いて評価することができる。
【０１３５】
顕微鏡分析には、細胞タイプ、生育段階、ならびに組織および細胞による染剤の取り込みを調べる段階が含まれる。木材パルプ繊維の繊維壁の厚さおよびミクロフィブリル傾角のような繊維の形態学は、例えば顕微鏡透過型楕円偏光法を用いて観察することができる。例えば、Ye and Sundstrom, Tappi J., 80:181 (1997)を参照されたい。湿潤木材および立木における木材の強度、密度、および木理の傾斜は、多分散分析と組み合わせた可視および近赤外スペクトルデータを測定することによって決定することができる。例えば、米国特許出願第2002/0107644号および第2002/0113212号を参照されたい。管腔の大きさは、走査型電子顕微鏡を用いて測定することができる。リグニン構造および化学特性は、Marita et al., J. Chem. Soc., Perkin Trans. I 2939(2001)に記述されるように核磁気共鳴分光法を用いて観察することができる。
【０１３６】
リグニン、セルロース、糖質、および他の植物抽出物の生化学的特徴は、分光光度法、蛍光分光法、HPLC、質量分析、および組織染色法を含む公知の任意の標準的な分析法によって評価することができる。例えば、R. J. Evans and T. A. Milne, Energy & Fuels 1(2):123〜137 (1987)を参照されたい。
【０１３７】
分子ビーム質量分析（MBMS）サンプリング技術は、木材のセルロース、リグニン、およびヘミセルロース成分の特徴を調べるために特に有用である。Evans and Milne、前記を参照されたい。
【０１３８】
リグニン含有量の定量のための技術は当業者に周知である。臭化アセチル抽出（ABE）を用いてリグニンを定量することができる。ABEは、臭化アセチルを用いてリグニンを抽出した後に、抽出したリグニンの吸光度を280 nmで分光光度法により測定することを必然的に伴う。K. Liyama and A.F.A. Wallis, Wood Sci. Technol 22:271〜280 (1988)を参照されたい。クラソンリグニン定量は、硫酸を有する細胞壁多糖類を加水分解することからなる、リグニンを定量するための方法である。これは、リグニンを不溶性材料として残し、これを乾燥させて、重量分析法によって定量する。M. J. Effland, T.A.P.P.I. 60:143〜144 (1977)を参照されたい。チオグリコール酸抽出（TAE）は、リグニンを定量するために用いることができる。この方法において、リグニンはチオグリコール酸およびアルカリを用いて抽出した後、分光光度法によって測定する。Campbell, M.M. and B.E. Ellis, Plant Physiol. 98:62〜70 (1992)を参照されたい。
【０１３９】
当業者はまた、本発明のトランスジェニック植物細胞および植物のリグニン組成を決定するためにいくつかの方法を用いることができる。アルカリニトロベンゼン酸化（ANO）または酸化カルプリック（culpric）の酸化を用いて、リグニン組成を決定することができる。例えばDence et al. (1992) Methods of Lignin Chemistry, Springer- Verlag, New York, NYを参照されたい。ANOにおいて、リグニンは、アルカリ中でニトロベンゼンによって酸化されて、HPLC分離またはガスクロマトグラフィー後に分解産物を測定する。当業者は、リグニン組成を決定するために誘導体化の後に還元的切断（DFRC）を用いることができる。DFRCにおいて、リグニンにおけるαおよびβアリールエーテル連結を、臭化アセチルによって切断して、放出されたシナミルアセテートをガスクロマトグラフィーによって定量する。Lu, F. and J. Ralph, J. Agric. Food Chem. 45:2590〜2592 (1997)を参照されたい。リグニン組成はまた、フーリエ変換赤外分光法（FTIR）および拡散反射赤外線フーリエ変換（DRIFT）分光法を用いて決定することができる。FTIRおよびDRIFTはいずれも、照射するレーザーからのエネルギーの吸収に依存する。FTIRにおいて、異なる波長での吸光度の強度の比は、試料中の異なる分子の濃度に関連する。DRIFTにおいて、吸収スペクトルは、不透明な材料の表面から反射した光によって生成される。NMR分光法はまた、単離されたリグニン分画の組成に関する情報も提供することができる。NMRによって、それぞれのリグニンサブユニット（すなわち、p-ヒドロキシフェニル、グアイアシル、およびシリンギル）の特徴付け、官能基（すなわち、メトキシおよびヒドロキシル）の定量、および主なサブユニット間結合の特徴付けを行うことができる。チオ酸分解は、リグニン組成を決定するためのさらにもう一つの方法である。チオ酸分解およびその後のガスクロマトグラフィーは、主なサブユニット間結合の選択的切断によって放出される単量体を同定することができる。この方法は、フェニルプロパノイドに対して特異的であり、非常に感度が高い。Lapierre et al., Plant Physiol. 119:153〜163 (1999)；Boudet et al., New Phytol. 129:203〜236 (1995)を参照されたい。
【０１４０】
E．木材または木材パルプを増強するための組成物および方法
本発明の別の局面は、本発明のDNA構築物によって形質転換した植物から、木材を得るおよび/または木材パルプを作製する方法を提供する。トランスジェニック植物を産生する方法は先に提供されており、当技術分野において公知である。形質転換植物は任意の適した条件で培養または生長させることができる。例えば、マツは、米国特許出願第2002/0100083号において記述されるように培養および生長させることができる。ユーカリは、例えば、the Mechanization in Short Rotation, Intensive Culture Forestry Conference, Mobile, AL, 1994で発表されたRydelius, et al., 「Growing Eucalyptus for Pulp and Energy」のように培養およびせい長させることができる。木材および木材パルプは、当技術分野で公知の任意の手段によって植物から得ることができる。例えば、当技術分野において公知のパルプ化プロセスには、機械的パルプ化、熱機械的パルプ化、酵素的パルプ化、化学的パルプ化、または化学熱機械的パルプ化が含まれるがそれらに限定されるわけではない。その上、それぞれのパルプ化プロセスに関して多数の技術が公知であり、例えば公知の化学的パルプ化プロセスには、酸または重硫酸パルプ化、硫酸塩パルプ化、クラフトパルプ化、ソーダパルプ化、アントラキノンパルプ化、またはクラフト-アントラキノンパルプ化が含まれる。
【０１４１】
先に述べたように、本発明に従って得られた木材または木材パルプは、リグニン組成、リグニン構造、木材組成、セルロース重合化、繊維寸法、繊維対他の植物成分の比率、非リグニン細胞壁フェノール化合物の増加または減少、植物細胞の分裂、植物細胞の生育、単位面積あたりの細胞数、細胞の大きさ、細胞の形状、細胞壁組成、木材形成速度、審美的な木材外観、幹のきずの形成、生長速度、根形成速度、根対分岐栄養発達の比、葉領域指数、および葉の形状の一つまたは複数が含まれるがそれらに限定されるわけではない改善された特徴を示すことができる。
【０１４２】
他の態様において、本発明の木材または木材パルプは、リグニン含有量の増加または減少、化学的処置に対するリグニンの到達度の増加、リグニン反応性の改善、セルロース含有量の増加または減少、二次元安定性の増加、張力の増加、剪断力の増加、圧縮強度の増加、ショック耐性の増加、剛性の増加、硬度の増加または減少、らせん性の減少、収縮の減少、ならびに重量、密度、および比重の差を含む、改善された特徴を示すことができる。
【０１４３】
さらに別の態様において、本発明の木材または木材パルプは、野生型植物由来の木材または木材パルプと比較して、変更されたS/G比、増加したS/G比、または減少したS/G比を有するリグニンを含む。詳しく述べると、本発明の木材または木材パルプは、木材または木材パルプが野生型植物由来の木材または木材パルプより急速に分解するように、増加したS/G比を有するリグニンを含みうる。別の態様において、本発明の木材または木材パルプは、木材または木材パルプがより効率的に脱リグニンを受けるように、増加したS/G比を有するリグニンを含みうる。一つの態様において、本発明の方法は、形質転換された植物のリグニンが対応する非形質転換植物より高い割合のシリンギル単量体を含むように、シナピルアルコールの産生および取り込みを指示するために用いられる、別の態様において、本発明の方法は、対応する非形質転換植物と比較して、形質転換植物のリグニン含有量を約少なくとも10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、55%、60%、65%、および 70%増加させるために用いられる。別の態様において、本発明の方法は、対応する非形質転換植物と比較して、形質転換植物のリグニン含有量を約少なくとも10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、55%、60%、65%、および 70%減少させるために用いられる。さらに別の態様において、本発明の方法は、対応する非形質転換植物と比較して、形質転換植物のシリンギルリグニンの相対的百分率を約少なくとも10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、55%、60%、65%、および 70%増加させることによってリグニン組成を変更するために用いられる。別の態様において、本発明の方法は、対応する非形質転換植物と比較して、形質転換植物のシリンギルリグニンの相対的百分率を約少なくとも10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、55%、60%、65%、および 70%減少させることによって、リグニン組成を変更するために用いられる。当業者は異なる種、クローンおよび植栽においてリグニンレベルが変化することを理解するであろう。
【０１４４】
脱リグニンは、当技術分野で公知の一つまたは複数のプロセスによって起こりうる。リグニンはクラフトパルプ化プロセスを用いて除去することができる。クラフトプロセスは、脱リグニン剤として水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムとを用いる。木材パルプが加熱されると、硫化ナトリウムが加水分解されて、異なる硫黄化合物がリグニンと反応して、より可溶性のチオリグニンを形成する。脱リグニンは、ソーダパルプ化（すなわち、パルプ化液において水酸化ナトリウムを用いること）を用いることによって起こりうる。同様に、脱リグニンプロセスは、アントラキノンのようなキノン化合物を利用することができる。
【０１４５】
一つの態様において、本発明の方法は、木材パルプのリグニン含有量を減少させるために用いることができる。本明細書において用いられるように、「κ数」は、木材パルプにおける残留リグニンの測定値を指す。κ数は、パルプにおいてリグニンと反応する過マンガン酸イオンの消費を測定することによって得ることができる。したがって、より低いκ数は、木材パルプにおけるリグニン含有量のレベルがより低いことに関連する。他の態様において、本発明の方法は、木材パルプのリグニン含有量を増加させるために用いることができる。
【０１４６】
他の態様において、本発明の方法は、木材および木材パルプのクラソンリグニン含有量を減少させるために用いることができる。M.J. Effland, T.A.P.P.I. 60:143〜144(1977)を参照されたい。別の態様において、本発明の方法は、木材および木材パルプのクラソンリグニン含有量を増加させるために用いることができる。
【０１４７】
III．モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化の発現プロファイリング
本発明はまた、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子の発現プロファイリングを行うための方法およびツールを提供する。発現プロファイリングは、遺伝子が転写または翻訳されたか否かを決定するために、異なる組織における特定の遺伝子の転写レベルを比較するために、遺伝子タイピングのために、DNAコピー数を推定するために、子孫の同一性を決定するために、mRNA崩壊速度を測定するために、タンパク質結合部位を同定するために、遺伝子産物の細胞下局在を決定するために、遺伝子発現を表現型または他の現象と相関させるために、および他の遺伝子に及ぼす特定の遺伝子の操作の効果を決定するために、有用である。発現プロファイリングは、木化プロセスのような、複雑な多重遺伝子事象において遺伝子発現を同定するために特に有用である。この理由から、発現プロファイリングは、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子発現を植物の表現型に相関させるために、ならびに植物組織の形成およびその連絡を木化プロセスに相関させるために有用である。
【０１４８】
植物のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子のごく小さい分画が、所定の組織試料において所定の時間に発現され、発現された遺伝子は全て植物の表現型に影響を及ぼさない可能性がある。対象となる表現型に影響を及ぼすことができる遺伝子を同定するために、本発明は例えば、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子発現プロフィールを植物生育の所定の時点で、ならびにモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子発現プロフィールを所定の組織試料において決定するための方法およびツールを提供する。本発明はまた、その発現が植物表現型を変更させるように操作することができるモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子を同定するための方法およびツールを提供する。これらの方法を支持して、本発明はまた、メチルトランスフェラーゼおよびペルオキシダーゼのような同じファミリーの異なる遺伝子の発現を区別する方法およびツールを提供する。
【０１４９】
本明細書において用いられるように、「遺伝子発現」は、DNA配列のRNA配列への転写プロセスの後に、RNAのタンパク質への翻訳を指し、これは翻訳後プロセシングを受けても受けなくてもよい。このように、植物表現型とモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子発現との関係は、RNAまたはタンパク質レベルの変化を定量的または定性的に検出することによって観察することができる。本明細書において用いられるように、「生物活性」という用語には、例えばメチルトランスフェラーゼ活性のような酵素活性を含むタンパク質遺伝子産物の活性が含まれるがそれらに限定されるわけではない。
【０１５０】
本発明は、これらの発現プロファイリング法において有用なオリゴヌクレオチドを提供する。それぞれのオリゴヌクレオチドは、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子または遺伝子産物と、所定の組の条件でハイブリダイズすることができる。本発明の一つの局面において、それぞれのオリゴヌクレオチドが、異なるモノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子産物に対して所定の組の条件でハイブリダイズする、複数のオリゴヌクレオチドが提供される。本発明のオリゴヌクレオチドの例には、SEQ ID NO：505〜756、767、および770が含まれる。SEQ ID NO：505〜756、767、および770のオリゴヌクレオチドのそれぞれは、SEQ ID NO：1〜252、765、および768の一つの異なる遺伝子産物と標準的な条件でハイブリダイズする。本発明のオリゴヌクレオチドは、上記の方法のいずれかにおいて、一つまたは複数のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子の発現を決定するために有用である。
【０１５１】
A．細胞、組織、核酸、およびタンパク質試料
本発明の方法において用いられる試料は、植物組織に由来してもよい。適した植物組織には、体細胞胚、花粉、葉、幹、カルス、芽茎、微小塊茎、シュート、木部、雄性ストロルビリ（strolbili）、雌性ストロルビリ、花粉球果、導管組織、頂端分裂組織、維管束形成層、木部、根、花、および種子が含まれるがそれらに限定されるわけではない。
【０１５２】
本発明に従って、「植物組織」は、本明細書において既に記述されたとおりに用いられる。植物組織は、上記の植物タイプまたは種のいずれからも得ることができる。
【０１５３】
本発明の一つの局面に従って、試料は、異なる生育段階の植物組織から、1年の様々な時期の植物組織から（例えば、春対夏）、異なる環境条件（例えば、光および温度の変化）に供した植物組織から、および/または異なるタイプの植物組織および細胞から得ることができる。一つの態様に従って、植物組織は、様々な成熟段階の間に、および1年の異なる季節の間に得られる。さらなる態様において、植物組織は、異なる表現型を示す植物から得られる。例えば、植物組織は、茎分裂細胞、分化途中の木部、初期生育木材細胞、分化した早材細胞、および分化した晩材細胞から採取することができる。もう一つの例として、成育中の木材を有する植物から得られる試料における遺伝子発現を、生育中の木材を有さない植物から得られた試料における遺伝子発現と比較することができる。さらなる例として、圧縮あて材または引っ張りあて材のようなあて材表現型を示す植物から得られた試料における遺伝子発現を、あて材を有さない植物から得られた試料における遺伝子発現と比較することができる。
【０１５４】
分化途中の木部には、あて材から得られた試料が含まれる。あて材には、圧縮あて材、側面あて材、引っ張りあて材、および正常な垂直の木部が含まれる。マツおよびユーカリからの発現プロファイリングのための試料を得る方法は公知である。例えば、Allona et al., Proc. Nat'l Acad. Sci. 95:9693〜8 (1998) and Whetton et al., Plant Mol Biol. 47:275〜91、およびKirst et al., Int'l Union of Forestry Research Organizations Biennial Conference, S6.8 (June 2003, Umea, Sweden)を参照されたい。
【０１５５】
本発明の一つの態様において、一つのタイプの組織における遺伝子発現を、異なるタイプの組織における遺伝子発現または異なる生育段階の同じタイプの組織における遺伝子発現と比較する。遺伝子発現はまた、1年の間の様々な時期（異なる季節）に採取した一つのタイプの組織において比較することができる。例えば、幼齢二次木部における遺伝子発現を成熟二次木部における遺伝子発現と比較することができる。同様に、形成層における遺伝子発現を木部における遺伝子発現と比較することができる。さらに、頂端分裂組織における遺伝子発現を形成層における遺伝子発現と比較することができる。
【０１５６】
本発明の別の態様において、特異的表現型を有する植物から試料を得て、その試料における遺伝子発現を、その表現型を有さない同じ種の植物から得た試料と比較する。例えば、速い生長速度を示す植物から試料を得ることができ、遺伝子発現を正常またはより遅い生長速度を示す植物から得た試料と比較することができる。そのような比較から同定された異なるように発現された遺伝子を、生長速度と相関させて、したがって生長速度を操作するために有用であり得る。
【０１５７】
さらなる態様において、クローン繁殖させた植物から試料を得る。一つの態様において、クローン繁殖させた植物は、マツ種またはユーカリ種の植物である。同じ遺伝子型由来の異なるラメットを1年の様々な時期に採取することができる。このように、任意の遺伝子型に関して、少なくとも二つの遺伝的に同一の木を、季節の最初および季節の終わりに採取する。これらの木のそれぞれを幼齢（上部）から成熟（下部）試料に分けることができる。さらに、組織試料を例えば篩部から木部に少なくとも5層の剥離において分割することができる。これらの試料のそれぞれを、表現型および遺伝子発現に関して評価することができる。
【０１５８】
細胞成分がハイブリダイゼーションアッセイ、酵素アッセイ、リガンド結合アッセイ、または生物活性アッセイのような分析技術と干渉する可能性がある場合、そのような細胞成分から遺伝子産物を単離することが望ましい可能性がある。核酸およびアミノ酸遺伝子産物を含む遺伝子産物は、当技術分野において公知の任意の方法によって細胞断片または溶解物から単離することができる。
【０１５９】
本発明に従って用いられる核酸は、任意の利用可能な方法もしくはプロセスによって、または当技術分野で公知となった他のプロセスによって調製することができる。核酸を単離するための通常の技術は、例えばTijssen, 「LABORATORY TECHNIQUES IN BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY」, 「Hybridization With Nucleic Acid Probes」, chapter 3 (Elsevier Press, 1993), Berger and Kimmel, Methods Enzymol. 152:1 (1987), およびGibco BRL & Life Technologies Trizol RNA Isolation Protocol, Form No. 3786 (2000)において詳述されている。マツおよびユーカリから核酸試料を調製して、ポリヌクレオチドをシークエンシングするための技術は公知である。例えばAllona et al、前記およびWhetton et al.、前記を参照されたい。
【０１６０】
適した核酸試料は、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子の転写物に由来する任意のタイプの核酸、すなわちRNAもしくはその小配列、またはモノリグノール合成、モノリグノール輸送、もしくはリグニン重合化遺伝子から転写されたmRNAが鋳型として役立つ核酸を含みうる。適した核酸には、転写物から逆転写されたcDNA、そのcDNAから転写されたRNA、cDNAから増幅されたDNA、および増幅されたDNAから転写されたRNAが含まれる。そのような産物または由来する産物の検出は、試料における転写物の存在および/または量を示している。このように、適した試料には、遺伝子または複数の遺伝子の転写物、転写物から逆転写されたcDNA、cDNAから転写されたcRNA、遺伝子から増幅されたDNA、および増幅されたDNAから転写されたRNAが含まれるがそれらに限定されるわけではない。本明細書において用いられるように、「転写物」という範疇には、プレmRNA新生転写物、中間体を処理する転写物、ならびに成熟mRNAおよびその分解産物が含まれるがそれらに限定されるわけではない。
【０１６１】
本発明を実践するために全てのタイプの転写物をモニターする必要はない。例えば、本発明の発現プロファイリング法は、成熟mRNAレベルのみのような、唯一のタイプの転写物を検出することによって行うことができる。
【０１６２】
本発明の一つの局面において、染色体DNAまたはcDNAライブラリ（例えば、総細胞mRNAから合成された蛍光標識cDNAを含む）を、当技術分野において認識された方法に従うハイブリダイゼーション法において用いるために調製される。Sambrool et al.、前記を参照されたい。
【０１６３】
本発明の別の局面において、mRNAは、例えばMessageAmpキット（Ambion）を用いて増幅される。さらなる局面において、mRNAは検出可能な標識によって標識される。例えば、mRNAは、CyDye（Amersham Biosciences）のような蛍光発色団によって標識することができる。
【０１６４】
いくつかの応用において、ハイブリダイゼーション技術において用いる前に、ホモジネートまたは溶解物にしばしば存在するRNアーゼを阻害または破壊することが望ましいかも知れない。ヌクレアーゼを阻害または破壊する方法は周知である。本発明の一つの態様において、細胞または組織は、ヌクレアーゼを阻害するためにカオトロピック剤の存在下でホモジナイズされる。別の態様において、RNアーゼは、熱処置の後にプロテアーゼ処置を行うことによって阻害または破壊される。
【０１６５】
タンパク質試料は、当技術分野で公知の任意の手段によって得ることができる。本発明の方法において有用なタンパク質試料には、粗細胞溶解物および粗組織ホモジネートが含まれる。または、タンパク質試料は精製することができる。当技術分野で周知の様々なタンパク質精製法は、Marshak et al., 「STRATEGIES FOR PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION : A LABORATORY COURSE MANUAL」(Cold Spring Harbor Laboratory Press 1996)において見いだされうる。
【０１６６】
B．遺伝子発現レベルの検出
遺伝子発現レベルを検出する段階を含む本発明の方法に関して、遺伝子発現を観察するための任意の方法を、限定されることなく用いることができる。そのような方法には、従来の核酸ハイブリダイゼーション技術、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）に基づく方法、およびタンパク質定量が含まれる。本発明には、固相支持体に基づくアッセイフォーマットを用いる検出法と共に、溶液に基づくアッセイフォーマットを用いる方法が含まれる。
【０１６７】
発現レベルの絶対値の測定を行う必要はないが、それらを行うことができる。本発明には、試料間の発現レベルの差の比較を含む方法が含まれる。発現レベルの比較は肉眼もしくは手動で行うことができ、または例えば光学検出手段を用いて機械によって自動化して行うことができる。Subrahmanyam et al., Blood. 97: 2457 (2001)；Prashar et al., Methods Enzymol. 303 : 258 (1999)。示差遺伝子発現を分析するためのハードウェアおよびソフトウェアが利用可能であり、本発明の実践において用いることができる。例えば、GenStat Software and GeneExpress（登録商標）GX Explorer（商標）Training Manual、前記；Baxevanis & Francis-Ouellette、前記を参照されたい。
【０１６８】
本発明の一つの態様に従って、核酸ハイブリダイゼーション技術を用いて遺伝子発現を観察することができる。例としてのハイブリダイゼーション技術には、ノザンブロッティング、サザンブロッティング、溶液ハイブリダイゼーション、およびS1ヌクレアーゼ保護アッセイが含まれる。
【０１６９】
核酸ハイブリダイゼーションは典型的に、プローブが相補的塩基対形成を通してその相補的核酸と安定なハイブリッド二本鎖を形成することができる条件で、オリゴヌクレオチドプローブと、核酸を含む試料とを接触させる段階を必然的に伴う。例えば、国際公開公報第99/32660号：Berger & Kimmel, Methods Enzymol. 152: 1 (1987)を参照されたい。ハイブリッド二本鎖を形成しない核酸を洗浄して除去し、ハイブリダイズした核酸を、典型的に付着した検出可能な標識の検出によって検出する。検出可能な標識はプローブ上に存在しうる、または核酸試料に存在しうる。一つの態様において、試料の核酸は、植物組織に存在するmRNA転写物を表す検出可能に標識されたポリヌクレオチド（例えば、cDNAライブラリ）である。検出可能な標識は一般的に放射活性または蛍光標識であるが、検出することができる如何なる標識も用いることができる。標識は例えば、前記の国際公開公報第99/32660号に記述されるいくつかのアプローチによって組み入れることができる。一つの局面において、アミノアリル-UTPと共に遊離のUTPを加えて、MesageAmpキット（Ambion）を用いてRNAを増幅することができる。増幅されたRNAに組み入れられたアミノアリル基は、CyDye（Amersham Biosciences）のような蛍光発色団と反応することができる。
【０１７０】
核酸の二本鎖は、温度を増加させる、または核酸を含む緩衝液の塩濃度を減少させることによって、脱安定化される。低ストリンジェンシー条件（例えば、低い温度および/または高い塩）では、ハイブリッド二本鎖（例えば、DNA：DNA、RNA：RNA、またはRNA：DNA）は、アニールされる配列が完全に相補的ではない場合でも形成するであろう。このように、ハイブリダイゼーションの特異性はより低いストリンジェンシーで低減される。逆に、より高いストリンジェンシー（例えばより高い温度および/またはより低い塩および/または脱安定化試薬の存在下）では、ハイブリダイゼーションが許容するミスマッチはより少ない。
【０１７１】
典型的に、短いプローブ（例えば、10〜50ヌクレオチド塩基）に関するストリンジェントな条件は、pH 7.0〜8.3で塩濃度が少なくとも約0.01〜1.0 Mであって、温度が少なくとも約30℃である条件である。ストリンジェントな条件はまた、ホルムアミドのような脱安定化剤を加えることによって得ることができる。
【０１７２】
いくつかの状況において、確実にハイブリダイゼーションを行うために、低ストリンジェンシー、例えば、6×SSPE-T（0.9 M NaCl、60 mM NaH2PO4、pH 7.6、6 mM EDTA、0.005%トライトン）で37℃の条件でハイブリダイゼーションを行うことが望ましくなりうる。次に、ミスマッチしたハイブリッド二本鎖を消失させるために、その後の洗浄をより高いストリンジェンシー（例えば、1×SSPE-Tで37℃）で行うことができる。その後の洗浄は、望ましいレベルのハイブリダイゼーション特異性が得られるまで、ますますより高いストリンジェンシー（例えば、0.25×SSPE-Tもの低さまで低下して37℃〜50℃で）で行うことができる。
【０１７３】
一般的に、標準的なハイブリダイゼーション条件は、ストリンジェンシー（ハイブリダイゼーション特異性）とシグナル強度との間の妥協である。このように、本発明の一つの態様において、ハイブリダイズした核酸は連続的により高いストリンジェンシー条件で洗浄され、各洗浄毎に読み取られる。このようにして産生されたデータセットの分析から、それより上のハイブリダイゼーションパターンが認識可能に変更されず、対象となる特定のオリゴヌクレオチドプローブに関して適当なシグナルを提供する洗浄ストリンジェンシーが明らかとなるであろう。例えば、最終的な洗浄は、一貫した結果を生じ、バックグラウンド強度の約10％より大きいシグナル強度を提供する最高のストリンジェンシーの洗浄として選択してもよい。
【０１７４】
1．オリゴヌクレオチドプローブ
本発明において用いられる核酸ハイブリダイゼーション技術において有用なオリゴヌクレオチドプローブは、一つまたは複数のタイプの化学結合を通して、通常水素結合形成による相補的塩基対形成を通して、相補的配列の核酸に結合することができる。プローブには、天然の塩基（すなわち、A、G、U、CまたはT）または改変塩基（7-デアザグアノシン、イノシン等）が含まれうる。さらに、プローブにおけるヌクレオチド塩基は、ハイブリダイゼーションを妨害しない限り、ホスホジエステル結合以外の連結によって接合されうる。このように、プローブは、構成塩基がホスホジエステル連結よりむしろペプチド結合によって接合されるペプチド核酸であり得る。
【０１７５】
オリゴヌクレオチドプローブは、当技術分野で公知の任意の手段によって調製されうる。本発明において有用なプローブは、SEQ ID NO：1〜252、765、および768の一つのようなモノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子のヌクレオチド産物とハイブリダイズすることができる。本発明において有用なプローブは、SEQ ID NO：1〜252、765、および768において開示されるヌクレオチド配列を用いて作製することができる。本発明には、SEQ ID NO：1〜252、765、および768のいずれか一つの対応する隣接配列の少なくとも2、10、15、20、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、または100ヌクレオチド断片を有するオリゴヌクレオチドプローブが含まれる。本発明には、長さが2、1、0.5、0.1、または0.05 kb未満のオリゴヌクレオチドが含まれる。一つの態様において、オリゴヌクレオチドは長さが60ヌクレオチドである。別の態様において、オリゴヌクレオチドは長さが30ヌクレオチドである。
【０１７６】
オリゴヌクレオチドプローブは、当技術分野で公知の任意の手段によって設計することができる。例えば、Li and Stormo, Bioinformatics 17: 1067〜76 (2001)を参照されたい。オリゴヌクレオチドプローブの設計は、ソフトウェアを用いて行うことができる。例としてのソフトウェアには、ArrayDesigner、GeneScan、およびProbeSelectが含まれる。規定の核酸配列と相補的なプローブは、化学的に合成する、制限酵素を用いてより長いヌクレオチドから生成する、またはポリメラーゼ連鎖反応（PCR）のような技術を用いて得ることができる。PCR法は周知であり、例えばInnis et al. eds., 「PCR PROTOCOLS : A GUIDE TO METHODS AND APPLICATIONS」, Academic Press Inc. San Diego, Calif. (1990)において記述されている。プローブは例えば、放射活性、ビオチン化、または蛍光タグによって標識することができる。試料中の核酸が標識されて、プローブは標識されないことが最適である。上記の方法によって生成されたオリゴヌクレオチドプローブは、溶液または固相支持体に基づく方法において用いられうる。
【０１７７】
本発明には、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子のコード領域または3'非翻訳領域（3' UTR）の産物とハイブリダイズするオリゴヌクレオチドプローブが含まれる。一つの態様において、オリゴヌクレオチドプローブは、SEQ ID NO：1〜29のいずれか一つの3' UTRとハイブリダイズする。3' UTRは、同じファミリーのメンバーにおいても一般的に遺伝子の独自の領域である。したがって、3' UTRの産物とハイブリダイズすることができるプローブは、遺伝子のコード領域が非常に相同性であるファミリー内で個々の遺伝子の発現を区別するために有用であり得る。これによって、それぞれが単一の遺伝子と独自に結合することができる、複数のオリゴヌクレオチドのメンバーとして用いられるオリゴヌクレオチドプローブの設計が可能となる。別の態様において、オリゴヌクレオチドプローブは、SEQ ID NO：505〜756、767、および770のいずれか一つを含む。別の態様において、オリゴヌクレオチドプローブは、SEQ ID NO：1〜252、765、および768のいずれか一つからなる。
【０１７８】
2．オリゴヌクレオチドアレイ法
本発明の一つの態様は、SEQ ID NO：1〜252、765、および768の遺伝子のような、一つまたは複数のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子の発現レベルを検出するために二つまたはそれより多いオリゴヌクレオチドプローブを組み合わせて用いる。本態様の一つの局面において、二つまたはそれより多い異なる遺伝子の発現レベルを検出する。二つまたはそれより多い遺伝子は、先に考察した同じまたは異なるモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子ファミリーに由来してもよい。二つまたはそれより多いオリゴヌクレオチドのそれぞれは、遺伝子の異なる一つにハイブリダイズしてもよい。
【０１７９】
本発明の一つの態様は、そのそれぞれがSEQ ID NO：1〜252、765、および768によって提供される遺伝子の転写物に由来するポリヌクレオチドと特異的にハイブリダイズする、二つまたはそれより多いオリゴヌクレオチドプローブを用いる。別の態様は、その少なくとも一つがSEQ ID NO：505〜756、767および770の核酸配列を含む、二つまたはそれより多いオリゴヌクレオチドプローブを用いる。別の態様は、その少なくとも一つがSEQ ID NO：505〜756、767および770の核酸配列からなる、二つまたはそれより多いオリゴヌクレオチドプローブを用いる。
【０１８０】
オリゴヌクレオチドプローブは、約15〜約60ヌクレオチド塩基を含む約60〜約100ヌクレオチド塩基のような、約5〜約60、または約5〜約500ヌクレオチド塩基を含んでもよい。
【０１８１】
本発明の一つの態様は、遺伝子発現を検出するために固相支持体に基づくオリゴヌクレオチドハイブリダイゼーション法を用いる。本発明の実践にとって適した固相支持体に基づく方法は、広く公知であり、例えば、PCT国際出願国際公開公報第95/11755号；Huber et al., Anal Biochem. 299:24 (2001)；Meiyanto et al., Biotechniques. 31:406 (2001)；Relogio et al., Nucleic Acids Res. 30:e51 (2002)において記述されている。それに対してオリゴヌクレオチドが共有結合または非共有結合することができる任意の固相表面を用いることができる。そのような固相支持体には、フィルター、ポリ塩化ビニル皿、シリコンまたはガラスに基づくチップ等が含まれる。
【０１８２】
一つの態様は、オリゴヌクレオチドアレイ、すなわち多数の遺伝子または遺伝子産物の発現を同時に観察するために用いることができるマイクロアレイを用いる。オリゴヌクレオチドアレイは、それぞれのプローブが支持体上の独自の位置を占有する固相支持体上に提供される二つまたはそれより多いオリゴヌクレオチドプローブを含む。それぞれのプローブの位置は、所定の位置での検出可能なシグナルが検出されれば、公知の同一性を有するオリゴヌクレオチドプローブとのハイブリダイゼーションが示されるように、予め決定されてもよい。それぞれの予め決定された位置は、一つより多いプローブ分子を含みうるが、規定の位置内のそれぞれの分子は、同一の配列を有する。そのような規定の位置は特徴と呼ばれる。例えば、単一の固相支持体上にそのような特徴が2、10、100、1,000、2,000、または5,000個もしくはそれより多く存在しうる。一つの態様において、それぞれのオリゴヌクレオチドは、アレイ上の独自の位置に少なくとも2回、少なくとも3回、少なくとも4回、少なくとも5回、少なくとも6回、または少なくとも10回存在する。
【０１８３】
遺伝子発現を検出するためのオリゴヌクレオチドプローブアレイは、例えば、Lockhart et al. , Nat'l Biotech. 14: 1675 (1996)., McGall et al., Proc. Nat'l Acad. Sci USA 93: 13555 (1996)、およびHughes et al., Nature Biotechnol. 19:342 (2001)において記述される通常の技術に従って作製および用いることができる。多様なオリゴヌクレオチドアレイの設計が本発明の実践にとって適している。
【０１８４】
一つの態様において、一つまたは複数のオリゴヌクレオチドには、それぞれが、特定の組織タイプにおいて発現される異なる遺伝子とハイブリダイズする複数のオリゴヌクレオチドが含まれる。例えば、組織は生育中の木材であり得る。
【０１８５】
一つの態様において、植物から得られた核酸試料は、増幅することができ、任意で検出可能な標識によって標識されうる。そのような目的にとって適した如何なる核酸増幅法および如何なる検出可能な標識も用いることができる。例えば、増幅反応は、「アンチセンス」RNAまたは「aRNA」（試料組織から抽出されたRNAに対して核酸配列において相補的な）を作製するAmbionのMessageAmpを用いて行うことができる。RNAは任意でCyDye蛍光標識を用いて標識することができる。増幅段階において、得られたaRNAにaaUTPが取り込まれる。CyDye蛍光標識は非酵素的反応においてaaUTPに共役される。増幅および標識段階の後、標識された増幅されたアンチセンスRNAを沈殿させて、適当な緩衝液によって洗浄した後、純度に関してアッセイする。例えば純度は、NanoDrop分光光度計を用いてアッセイすることができる。次に、核酸試料を、固相基質（「マイクロアレイスライド」）に付着させた、試料中に存在する可能性がある対象核酸とハイブリダイズすることができるオリゴヌクレオチド試料プローブを有するオリゴヌクレオチドアレイに接触させる。接触させる段階は、対象核酸とアレイ上に存在するオリゴヌクレオチドプローブとの間でハイブリダイゼーションが起こりうる条件で行われる。次に、アレイを洗浄して非特異的に結合した核酸を除去して、固相基質上のオリゴヌクレオチドプローブとハイブリダイズしたままである標識分子由来のシグナルを検出する。検出段階は、用いる標識のタイプに対して適当な任意の方法を用いて行うことができる。例えば、検出段階は、レーザースキャナおよび検出器を用いて行うことができる。例えば、マイクロアレイスライド上のシグナルの位置を分析するために、任意でGenePix Proソフトウェアを用いるAxonスキャナを用いることができる。
【０１８６】
一つまたは複数のマイクロアレイスライドからのデータを当技術分野において公知の任意の適当な方法によって分析することができる。
【０１８７】
マイクロアレイ技術を含む、本発明の方法において用いられるオリゴヌクレオチドプローブは、PCRを用いて生成することができる。プローブを生成するために用いられるPCRプライマーは、例えば、SEQ ID NO：1〜252、765、および768の配列に基づいて選択され、それによってモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子の独自の断片（すなわち、標準的なハイブリダイゼーション条件でSEQ ID NO：1〜252、765、および768のいずれか一つの唯一のポリヌクレオチドとハイブリダイズする断片）の増幅が得られる。コンピュータープログラムは、必要な特異性および最適なハイブリダイゼーション特性を有するプライマーの設計において有用である。例えば、Li and Stormo、前記は、同時にプロービングされる遺伝子配列全体と共に他の遺伝子配列に基づいて最適なオリゴヌクレオチドプローブを選択するProbeSelectを用いるプローブの選択法を考察している。
【０１８８】
一つの態様において、オリゴヌクレオチド対照プローブも同様に用いられる。例としての対照プローブは、本明細書において（1）標準化対照、（2）発現レベル対照、および（3）陰性対照、と呼ばれる三つの範疇の少なくとも一つに入りうる。マイクロアレイ法において、これらの対照プローブの一つまたは複数は、本発明のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子関連オリゴヌクレオチドを有するアレイ上で提供されてもよい。
【０１８９】
標準化対照は、色素の偏り、組織の偏り、埃、スライドの不規則性、形成不良のスライドスポット等を補正する。標準化対照は、標識された参照オリゴヌクレオチドと、またはスクリーニングされる核酸試料に加えられる他の核酸配列と双方的なオリゴヌクレオチドまたは他の核酸プローブである。ハイブリダイゼーション後に標準化対照から得られたシグナルは、ハイブリダイゼーション条件、標識の強度、読み取り効率、および完全なハイブリダイゼーションシグナルのアレイ間の変化を引き起こしうる他の要因における変動の対照を提供する。一つの態様において、方法において用いられる他の全てのプローブから読み取られるシグナル（例えば、蛍光強度または放射活性）を、対照プローブからのシグナルによって除してそれによって測定値が標準化される。
【０１９０】
実質的に如何なるプローブも標準化対照として役立ちうる。しかし、ハイブリダイゼーション効率は塩基組成およびプローブの長さによって変化する。好ましい標準化プローブは、用いられる他のプローブの平均的な長さを反映するように選択されるが、それらはまた、広範囲の長さに及ぶように選択することができる。さらに、用いられる他のプローブの平均塩基組成を反映するように、標準化対照を選択することができる。一つの態様において、一つまたは少数の標準化プローブのみを用いて、それらが、良好にハイブリダイズして（二次構造を形成することなく）、如何なる試験プローブにもマッチしないように選択される。一つの態様において、標準化対照は哺乳動物遺伝子である。
【０１９１】
発現レベル対照プローブは、生物学的試料に存在する構成的に発現された遺伝子と特異的にハイブリダイズする。実質的に如何なる構成的に発現された遺伝子も、発現レベル対照プローブの適した標的を提供する。典型的に、発現レベル対照プローブは、特定の光合成遺伝子が含まれるがそれらに限定されるわけではない、構成的に発現される「ハウスキーピング遺伝子」の小配列と相補的な配列を有する。
【０１９２】
本明細書において用いられるように、「陰性対照」プローブは、試験オリゴヌクレオチド（すなわち、本発明のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子関連オリゴヌクレオチド）、標準化対照、または発現対照のいずれとも相補的ではない。一つの態様において、陰性対照は、試料中の如何なる他の配列とも相補的でない哺乳動物遺伝子である。
【０１９３】
「バックグラウンド」および「バックグラウンドシグナル強度」という用語は、標識された標的核酸（すなわち、生物学的試料中に存在するmRNA）とオリゴヌクレオチドアレイの成分との非特異的結合またはその他の相互作用に起因するハイブリダイゼーションシグナルを指す。バックグラウンドシグナルはまた、アレイ成分自身の内因性の蛍光によって産生されうる。
【０１９４】
単一のバックグラウンドシグナルを、アレイ全体に関して計算することができ、または異なるバックグラウンドシグナルを、それぞれの標的核酸に関して計算することができる。一つの態様において、バックグラウンドは、用いるオリゴヌクレオチドプローブの最低で5〜10％に関する、または異なるバックグラウンドシグナルをそれぞれの標的遺伝子に関して計算する場合、各遺伝子に関するプローブの最低で5〜10％に関する平均ハイブリダイゼーションシグナル強度として計算される。特定のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子に対応するオリゴヌクレオチドプローブが十分にハイブリダイズして、したがって、標的配列に対して特異的に結合するように思われる場合、それらはバックグラウンドシグナルの計算に用いてはならない。または、バックグラウンドは、試料中に見いだされる如何なる配列に対しても相補的ではないプローブ（例えば、反対のセンスの核酸に対してまたは試料中に見いだされない遺伝子に対して向けられたプローブ）に対するハイブリダイゼーションによって産生された平均ハイブリダイゼーションシグナル強度として計算することができる。マイクロアレイ法において、バックグラウンドは、如何なるオリゴヌクレオチドプローブも全く欠損するアレイの領域によって産生される平均シグナル強度として計算することができる。
【０１９５】
3．PCRに基づく方法
別の態様において、PCRに基づく方法を用いて遺伝子発現を検出することができる。これらの方法には、リアルタイムおよびエンドポイント定量的逆転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応（Q-RTPCR）を含む逆転写酵素媒介ポリメラーゼ連鎖反応（RT-PCR）が含まれる。これらの方法は当技術分野において周知である。例えば、定量的PCR法は、例えば、Applied BioSystemsおよびStratagene（登録商標）から市販されているキットおよび方法を用いて行うことができる。同様にKochanowski, QUANTITATIVE PCR PROTOCOLS (Humana Press, 1999)； Innis et al.,前記：Vandesompele et al., Genome Biol. 3: RESEARCH0034 (2002)；Stein, Cell Mol. Life Sci. 59: 1235 (2002)を参照されたい。
【０１９６】
遺伝子発現はまた、Q-RTPCRを用いて溶液中で観察することができる。Q-RTPCRは、PCR産物の増幅の際に比例的に産生される蛍光シグナルの検出に依存する。Innis et al., 前記を参照されたい。従来のPCR法と同様に、この技術は、反対鎖および対象DNA領域に隣接する領域にハイブリダイズする、典型的に長さが15〜30塩基のPCRオリゴヌクレオチドプライマーを用いる。さらに、プローブ（例えば、TaqMan（登録商標）、Applied Biosystems）は、PCR技術において従来用いられるフォワードおよびリバースプライマーの間の標的配列にハイブリダイズするように設計される。プローブは、6-カルボキシフルオレセイン（6-FAM）のようなレポーター蛍光体、および6-カルボキシ-テトラメチル-ローダミン（TAMRA）のようなクエンチャー蛍光体によって5'末端で標識される。プローブが無傷である限り、蛍光エネルギー転移が起こり、それによってクエンチャー蛍光体によるレポーター蛍光体の蛍光放射の吸収が起こる。Taqポリメラーゼは、プライマーを伸長させるが、Taqの内因性の5'から3'のヌクレアーゼ活性はプローブを分解して、レポーター蛍光体を放出する。増幅サイクルの間に検出された蛍光シグナルの増加は、それぞれのサイクルにおいて生成された産物の量に比例する。
【０１９７】
フォワードおよびリバース増幅プライマーならびに内部ハイブリダイゼーションプローブは、標的遺伝子の転写物に由来する一つのヌクレオチドに特異的かつ独自にハイブリダイズするように設計される。一つの態様において、プライマーおよびプローブ配列の選択基準は、TaqMan（登録商標）の要件に適合するようにヌクレオチド含有量および大きさに関する拘束を組み入れる。
【０１９８】
SYBR Green（登録商標）は、先に考察したTaqman（登録商標）型のアッセイのプローブを用いないQ-RTPCR代用物として用いることができる。ABI Prism（登録商標）7900配列検出システムユーザーガイドApplied Biosystems、第1〜8章、App. A〜F(2002)。
【０１９９】
装置は、PCR増幅の際の蛍光放射強度の変化を測定する。測定は、「リアルタイム」で、すなわち増幅産物が反応物に蓄積するにつれて行われる。他の方法を用いてプローブ消化に起因する蛍光の変化を測定することができる。例えば、蛍光偏光は、分子タンブリングに基づいて高分子と低分子とを区別することができる（例えば、米国特許第5,593,867号を参照されたい）。
【０２００】
4．タンパク質検出法
タンパク質は、免疫学的方法、酵素アッセイ、およびタンパク質アレイ/プロテオミクス技術を含む、当技術分野で公知の任意の手段によって観察することができる。
【０２０１】
翻訳状態の測定は、いくつかのタンパク質法に従って行うことができる。例えば、タンパク質の全ゲノムモニタリング−「プロテオーム」−は、結合部位が固定された、好ましくはSEQ ID NO：253〜504、766、および769のいずれかのアミノ酸配列を有するタンパク質、またはSEQ ID NO：1〜252、765、および768の遺伝子によってコードされるタンパク質、またはその保存的変種の複数に対して特異的なモノクローナル抗体を含む、マイクロアレイを構築することによって行うことができる。Wildt et al., Nature Biotechnol. 18: 989 (2000)を参照されたい。ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体を作製する方法は、例えば、Harlow & Lane, 「ANTIBODIES : A LABORATORY MANUAL」(Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1988)において記述されるように周知である。
【０２０２】
または、タンパク質は、二次元ゲル電気泳動システムによって分離することができる。二次元ゲル電気泳動は、当技術分野において周知であり、典型的に、一次元に沿って等電点電気泳動を行った後に二次元に沿ってSDS-PAGE電気泳動を行う段階を必然的に伴う。例えば、Hames et al.,「GEL ELECTROPHORESIS OF PROTEINS : A PRACTICAL APPROACH」(IRL Press, 1990)を参照されたい。得られた電気泳動図は、質量分析技術、ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体を用いるウェスタンブロッティングおよびイムノブロット分析、ならびに内部およびN-末端マイクロシークエンシングを含む多数の技術によって分析することができる。
【０２０３】
C．表現型および組織生育に対する遺伝子発現の相関
先に考察したように、本発明は、植物表現型に遺伝子発現を相関させるための方法およびツールを提供する。遺伝子発現を、対象表現型を有する植物において調べて、表現型を有さない、または異なる表現型を有する植物と比較してもよい。そのような表現型には、耐乾燥性の増加、除草剤耐性、高さの低減または増加、分岐の低減または増加、寒冷および霜耐性の増強、活力度の改善、色の増強または変更、健康および栄養特徴の増強、貯蔵の改善、収量の増強、耐塩性の増強、木材の腐食耐性の増強、真菌疾患耐性の増強、害虫に対する誘引性の変更、耐病性の増加、害虫耐性の増加、水-ストレス耐性の増加、きめの改善、発芽の増加、微量要素取り込みの増加、新規樹脂の産生、セルロース含有量の増加または減少、リグニン含有量の増加または減少、非リグニン細胞壁フェノール化合物の増加または減少、および新規タンパク質またはペプチドの産生が含まれるがそれらに限定されるわけではない。
【０２０４】
別の態様において、表現型には、以下の形質の一つまたは複数が含まれる：あて材形成性向、幼齢期間の低減、幼齢期間の増加、自己脱落枝、生殖発達の加速または生殖発達の遅延。
【０２０５】
さらなる態様において、植物において異なる表現型には、以下の一つまたは複数が含まれる：リグニン量、リグニン構造、木材組成、木材外観、木材密度、木材強度、木材剛性、セルロース重合化、繊維寸法、管腔の大きさ、放射組織の比率、導管要素の比率、植物細胞の分裂、植物細胞の発達、単位面積あたりの細胞数、細胞の大きさ、細胞の形状、細胞壁組成、木材形成速度、審美的な木材外観、幹のきずの形成、平均ミクロフィブリル傾角、S2細胞壁層の幅、生長速度、根形成速度、根対分岐栄養発達の比、葉領域指数、および葉の形状。表現型は、例えば、Hertzberg, 前記、Ye and Sundstrom, 前記、米国特許出願第2002/0107644号および第2002/0113212号、Marita et al., 前記のような、先に考察された任意の適した手段によって評価することができる。
【０２０６】
様々な改変および変更を本発明の方法および組成物に行うことができ、それらも本発明の趣旨または範囲に含まれることは当業者に明らかであろう。このように、本発明は、それらが添付の特許請求の範囲およびその同等物の範囲に含まれる限り、本発明は本発明の改変および変更を含むと意図される。
【０２０７】
以下の実施例は本発明を例証するために与えられる。しかし、本発明はこれらの実施例において記述された特異的条件または詳細に限定されないと理解すべきである。本明細書を通して、米国特許を含む公共に入手可能な文書に対する任意のおよび全ての参照は、その全内容物が参照により特異的に本明細書に組み入れられる。
【０２０８】
実施例
実施例1
実施例1は、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化、ならびにモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化様遺伝子が、E.グランディスおよびラジアータマツにおいてどのように単離および特徴が調べられたかを示す。
【０２０９】
総RNAを植物組織から抽出した（Chang et al., Plant Mol. Biol. Rep. 11:113〜116 (1993)のプロトコールを用いて）。植物組織試料は、篩部（P）、形成層（C）、伸張しつつある木部（X1）ならびに分化および木化しつつある木部（X2）から得た。
【０２１０】
mRNAをポリ(A)Quik mRNA単離キット（Stratagene, La Jolla, CA）またはDynal Beads Oligo(dT)25（Dynal, Skogen, Norway）のいずれかを用いて総RNA調製物から単離した。cDNA発現ライブラリは、逆転写酵素合成の後に、ZAP Express cDNA合成キット（Stratagene）を用いて、製造元のプロトコールに従って、得られたcDNAクローンをラムダZAPに挿入することによ って、精製mRNAから構築した。得られたcDNAをGigapack IIパッケージング抽出物（Stratagene）を用いて、ライブラリに依存するライゲーション反応物5μlから少量（1〜5μl）を用いてパッケージングした。ライブラリのマス切除は、ExAssistヘルパーファージ（Stratagene）によってXL-1 Blue MRF'細胞およびXLOLR細胞（Stratagene）を用いて行った。切除されたファージミドをNZYブロス（Gibco BRL, Gaithersburg, MD）によって希釈して、X-galおよびイソプロピルチオ-β-ガラクトシド（IPTG）を含むLB-カナマイシン寒天プレートに播種した。
【０２１１】
播種してDNAミニプレップに関して選択したコロニーの中で、99％が、シークエンシングに適したインサートを含んだ。陽性コロニーをカナマイシンを含むNZYブロスにおいて培養して、アルカリ溶解およびポリエチレングリコール（PEG）沈殿によってcDNAを精製した。1％アガロースゲルを用いて染色体混入に関してスクリーニング鋳型をスクリーニングした。Turbo Catalyst 800機械（Perkin Elmer/Applied Biosystems Division, Foster City, CA）を用いて製造元のプロトコールに従って、Dyeプライマー配列を調製した。
【０２１２】
陽性クローンに関するDNA配列を、Perkin Elmer/Applied Biosystems Division Prism 377シークエンサーを用いて得た。cDNAクローンを最初に5'末端からシークエンシングして、場合によっては3'末端からもシークエンシングした。いくつかのクローンに関して、pBK-CMVにおいて異なる大きさのサブクローンのライブラリを生じるエキソヌクレアーゼIII欠失分析、または対象遺伝子の領域を同定するように設計された遺伝子特異的プライマーを用いる直接シークエンシングのいずれかによって、内部配列を得た。決定されたcDNAプローブ配列をSEQ ID NO：1〜252、765、および768に提供する。予想されるポリペプチド配列はSEQ ID NO：253〜504、766、および769である。
【０２１３】
ラジアータマツおよびE.グランディスデータベースにおけるモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子候補物質を同定するために、マツおよびユーカリのデータベース（コンティグによって非重複、期待値＜1.0e-2）に対して検索するために、cDNA配列を公共のドメイン配列（SWISS-PROT/TrEMBL ID's）と比較した。
【０２１４】
コンティグコンセンサスDNAおよびタンパク質配列を、これらのヒットに関して得て、重複配列を同定した。次に、タンパク質配列に関して多数のアラインメントを実行した。タンパク質アラインメントは、シロイヌナズナのメンバーと共に残りのマツおよびユーカリ配列を用いて作製した。タンパク質アラインメントから、系統樹を作製した。完全長の配列を提供するために、これらの配列をプライマー歩行によって分析した（完全長の配列に関して分析したコンティグから最善のHTを取り出す）。
【０２１５】
トウモロコシ、ワタ、コメ、およびポプラからの公共のドメインのモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子配列も同様に抽出して、マツおよびユーカリデータベースに対してblastによって調べた。計算されたプライマー歩行したマツおよびユーカリ配列も同様に、ownseqに対してblastによって調べ、上位500個のヒットを得た。これは、さらに検索するために、およびシロイヌナズナスーパーファミリーを用いることによってマツおよびユーカリデータベースにおける如何なるものも紛失していないことを確認するために、配列を用いることができるように行った。この検索によって、前回の検索において見いだされなかったさらなる配列4個が得られた。次に、これらの配列をプライマー歩行した完全長の配列のために送った。
【０２１６】
プライマー歩行の後、少数のさらなる重複を除去した後、マツおよびユーカリのプライマー歩行したモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化スーパーファミリーメンバーを同定した。これらの配列の分類をClustalXによるアラインメント、対応する樹状図、およびMEME/MAST分析によって確認した。
【０２１７】
実施例2
cDNAライブラリにおいて部分的cDNA配列の5'または3'のさらなる配列を同定するために、SMART RACE cDNA増幅キット（Clontech Laboratories, Palo Alto, Calif.）を用いてcDNA末端の5'および3'急速増幅（RACE）を実行した。一般的に、方法は、最初にポリ(A)mRNAを単離する段階、第一および第二鎖cDNA合成を行って、二本鎖cDNAを生成する段階、cDNA末端を平滑にする段階、および次にSMART RACEアダプターをcDNAにライゲーションして、アダプターライゲーションds cDNAのライブラリを形成する段階を必要とした。5'および3' RACE反応の双方に関してアラプター特異的プライマーと共に用いられるように遺伝子特異的プライマーを設計した。5'および3' RACE反応を用いて、5'および3' RACE断片を得て、シークエンシングしてクローニングした。完全長の遺伝子の5'および3'末端が同定されるまでプロセスを繰り返してもよい。完全長のcDNAは、末端間PCRによって遺伝子の5'および3'末端に対して特異的なプライマーを用いてPCRによって生成してもよい。
【０２１８】
例えば、第一鎖cDNA由来の遺伝子の紛失した5'領域を増幅するために、プライマーを鋳型配列の反対鎖から、および鋳型配列の〜100〜200 bpの領域から5'→3'に設計した。増幅が成功すれば、鋳型の5'末端とPCR産物との間にDNA配列の〜100 bpのオーバーラップを生じるはずである。
【０２１９】
RNAを四つのマツ種、すなわち実生、木部、篩部、および構造根から、Concert Reagentプロトコール（Invitrogen, Carlsbad, CA）ならびに標準的な単離および抽出技法を用いて抽出した。次に、得られたRNAを、10 U/μl DNAアーゼI（Roche Diagnostics, Basel, Switzerland）を用いてDNアーゼによって処置した。RNA 100μgに関して、10×DNアーゼ緩衝液（Invitrogen, Carlsbad, CA）9μl、Roche DNアーゼI 10μl、およびRNアーゼを含まない水90μlを用いた。次に、RNAを室温で15分間インキュベートして、25 mM EDTA 1/10倍量を加える。RNeasyミニキット（Qiagen, Venlo, The Netherlands）を、製造元のプロトコールに従ってRNA精製のために用いた。
【０２２０】
cDNAを合成するために、木部、篩部、実生、および根から抽出したRNAを用いてSMART RACE cDNA増幅キット（Clontech Laboratories Inc, Palo Alto, CA）を製造元のプロトコールに従って行った。RACE PCRに関して、四つの組織タイプ由来のcDNAを合わせた。木部、篩部、根、および実生組織由来のcDNAの等量を混合することによって、PCRに関するマスターミクスを作製した。PCR反応を96ウェルPCRプレートにおいて行って、プライマー希釈プレート（10 mM）からのプライマー1μlを対応するウェルの位置に加えた。マスターミクス49μlをプライマーと共にPCRプレートに分注した。以下のパラメータでGeneAmp 9700（Applied Biosystems, Foster City, CA）においてサーマルサイクリングを行った：
94℃（5秒）、
72℃（3分）、5サイクル；
94℃（5秒）、
70℃（10秒）、
72℃（3分）、5サイクル；
94℃（5秒）、
68℃（10秒）、
72℃（3分）、25サイクル。
【０２２１】
標準的な技法に従ってアガロースゲルにおいてcDNAを分離した。ゲル断片を切除して、Qiagen 96ウェルゲル溶出キットを用いて、製造元の説明書に従ってゲルから溶出した。
【０２２２】
PCR産物を、以下の仕様に従って96ウェルプレートにおいてpGEMTeasy（Promega, Madison, WI）に終夜ライゲーションした：DNA 60〜80 ng、2×急速ライゲーション緩衝液5μl、pGEMT easyベクター0.5μl、DNAリガーゼ0.1μl、水によって10μlにして、終夜インキュベートする。
【０２２３】
それぞれのクローンを標準的な技法に従って大腸菌に形質転換して、DNAを標準的なプロトコールに従って採取したクローン12個から抽出した。DNA抽出およびDNA量を、1％アガロースゲルにおいて確認した。クローンのそれぞれにおける正確な大きさのインサートの存在は、制限エンドヌクレアーゼEcoRIを用いる制限消化物、および標準的な実験技法に従うゲル電気泳動によって決定した。
【０２２４】
実施例3
実施例3は、針葉樹の針、木部、形成層、および篩部から得たRNAにとって特に有用であるRNA抽出および精製のための技法を例証する。
【０２２５】
組織を針葉樹の針、木部、形成層、または篩部から得る。組織を液体窒素において凍結して粉砕する。Concert Plant RNA試薬（Invitrogen）を用いて総RNAを抽出する。得られたRNA試料をフェノール：クロロホルムによって抽出してDNアーゼによって処置する。次に、RNAを65℃で2分間インキュベートした後、4℃で30分間遠心する。遠心後、RNAをフェノールにおいて少なくとも10回抽出して混入物を除去する。
【０２２６】
RNAをRNeasyカラム（Qiagen）を用いてさらに清浄する。精製RNAを、RiboGreen試薬（Molecular Probes）を用いて定量して純度をゲル電気泳動によって評価する。
【０２２７】
次に、RNAをMessageAmp（Ambion）を用いて増幅する。アミノアリル-UTPおよび遊離のUTPを、精製RNAのインビトロ転写物にアミノアリル-UTP対UTP 4：1の比率で加える。アミノアリル-UTPは、それが転写されると新しいRNA鎖に組み入れられる。次に、アミノ-アリル基をCy色素と反応させて、RNAによって用いるために改変されたAmershamの技法を用いて、得られた増幅RNAに比色測定標識を付着させる。組み入れられていない色素をエタノール沈殿によって除去する。標識されたRNAを分光光度法（NanoDrop）によって定量する。標識されたRNAを、Hughes et al., Nature Biotechnol. 19:342 (2001)に記述されるように95℃に加熱することによって断片化する。
【０２２８】
実施例4
実施例4は、ラジアータマツにおける木材の生育にとって重要なモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子が、どのように決定され、それらの遺伝子に対して独自に結合するオリゴヌクレオチドが、マイクロアレイ上で用いるためにどのように設計されて合成されうるかを例証する。
【０２２９】
ラジアータマツ種のマツの木を、天然光条件で生長させる。組織試料は、例えば、Sterky et al., Proc. Nat'l Acad. Sci. 95:13330 (1998)に記述されるように調製される。詳しく述べると、組織試料を、高さ5メートルの樹木から採取する。樹木の組織試料は、幹の形成層領域を通して接線方向の切片を採取することによって調製される。幹を幼齢期（上部）から成熟期（下部）までに及ぶ切片に水平に切断する。生育段階によって分離した幹の切片を、篩部、分化しつつある篩部、形成層、分化しつつある木部、生育中の木部、および成熟した木部の切片に剥離することによってさらに5層に分離する。葉、芽、シュート、および根を含む組織試料も同様に、ラジアータマツ種の実生から調製する。
【０２３０】
RNAを単離して、実施例1またはSterky et al., 前記に記述されるようにESTを生成する。生育中の木材を含む試料に由来するESTの核酸配列を、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化に関係することが公知の遺伝子の核酸配列と比較する。生育中の木材を含まない試料由来のESTも同様に、植物細胞周期に関係することが公知である遺伝子の配列と比較する。BLAST（NCBI）を用いてインシリコハイブリダイゼーション分析を行う。表9および10は、ラジアータマツ（表9）およびE.グランディス（表10）におけるモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化タンパク質に関するインシリコハイブリダイゼーションデータを示す。
【０２３１】
生育中の木材を含む試料から作製したESTとインシリコでハイブリダイゼーションを示すが、成育中の木を含まない試料由来のESTとハイブリダイズしない公知のモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子の中からの配列をさらなる試験のために選択する。
【０２３２】
木材選択的発現を示す遺伝子とハイブリダイズする配列を含むcDNAクローンを、分子生物学の技術分野において周知の技術を用いてcDNAライブラリから選択する。配列情報を用いて、それぞれのオリゴヌクレオチドがライブラリにおける唯一のcDNA配列に対して特異的であるように、オリゴヌクレオチドを設計する。オリゴヌクレオチド配列は、表4および表8に提供される。60量体オリゴヌクレオチドプローブをLi and Stormo、前記の方法を用いて、またはArrayDesigner、GeneScan、およびProbeSelectのようなソフトウェアを用いて設計する。
【０２３３】
次に、オリゴヌクレオチドを Hughes et al., Nature Biotechnol. 19:324 (2002)において記述されるように、またはKane et al., Nucleic Acids Res. 28:4552 (2000)に記述されるようにインサイチューで合成して、5'アミノリンカーを用いて活性化スライドガラス（Sigma-Genosis, The Woodlands, TX）に固定する。スライドガラスにおけるそれぞれのオリゴヌクレオチドの位置は公知である。
【０２３４】
実施例5
実施例5は、多数のマツ種、この場合ラジアータマツおよびテーダマツの木由来の組織のRNAが、実施例4に記述されるラジアータマツcDNA配列に由来するマイクロアレイを用いて、樹木の幼齢木材および成熟木材形成切片における木材の生育に関連した遺伝子発現パターンを分析するためにどのように選択されるかを例証する。
【０２３５】
樹齢約16年の自然受粉の木を、テーダマツに関して米国において植樹部位から選択して、ラジアータマツに関してニュージーランドにおいて選択する。樹木を、春および夏の季節に切り倒して、木材形成のこれらの異なる生育段階に関連した遺伝子の発現を比較する。樹木を個々に切り倒して樹幹の切片を、基部から約1〜2 mの底部領域、および生きている樹冠の1〜2 m下である領域から採取した。樹幹の基部から採取した切片は成熟木材を含む。生きている樹冠より下から採取した切片は、幼齢木材を含む。春の季節に採取した試料は早材または春材と呼ばれ、夏の季節に採取した試料は晩材または夏材と見なされる。Larson et al., Gen. Tech. Rep. FPL-GTR- 129. Madison, WI：U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, p. 42。
【０２３６】
篩部、形成層、生育中の木部、および成熟木部が採取されるように、組織を樹幹切片から単離する。これらの組織は、本年度の年輪からのみ採取する。それぞれの場合に組織を採取した後、材料を液体窒素に直ちに入れて、核酸および他の成分を保存する、樹皮を切片から剥離して、篩部組織を、カミソリの刃で削ることによって樹皮の内表面から採取する。形成層組織は、表面を軽く削ることによって剥離した切片の外表面から単離する。生育中の木部および木化木部は、残りの組織のより激しい剥離を連続的に行うことによって単離される。RNA抽出およびその後の分析を行うまで、組織を液体窒素から-70℃で長期間保存用の容器に移す。
【０２３７】
これらの技術および実施例4に記述のマイクロアレイを用いて、カフェオイル-CoA O-メチルトランスフェラーゼ（CCoAOMT）遺伝子（SEQ ID NO：80）は、篩部と比較して、形成層および初期および後期生育中の木部において検出された定常状態RNAレベルにおいて有意にアップレギュレートされていることが示された。
【０２３８】
実施例6
実施例6は、木本の多様な組織から得られたRNAに関して特に有用な、RNA抽出および精製に関して、実施例3において用いた技法の代用技法、および実施例4に記述したアレイを用いたハイブリダイゼーション技法およびデータ分析を例証する。
【０２３９】
RNAを、Chang et al., Plant Mol Biol. Rep. 11:113のプロトコールに従って単離した。DNAをDNアーゼI（Invitrogen, Carlsbad, CA）を用いて製造元の推奨に従って除去する。RNA試料の完全性は、Agilent 2100 Bioanalyzer（Agilent Technologies, USA）を用いて決定した。
【０２４０】
それぞれの組織由来の総RNA 10μgを公知の方法を用いてcDNAに逆転写した。
【０２４１】
ラジアータマツの篩部組織の場合、通常の標識技法のために総RNAの十分量を抽出することが難しくなりうる。総RNAは、既に記述されたとおりに抽出および処置して、総RNA 100 ngをNuGEN（商標）（NuGEN, CA, USA）のOvation（商標）ナノサンプルRNA増幅システムを用いて増幅する。または、Ambionによって製造されているような類似の増幅キットを用いてもよい。増幅されたRNAをcDNAに逆転写して、先に記述されたように標識した。
【０２４２】
ハイブリダイゼーションおよびストリンジェンシー洗浄は、「Methods and Kits for Labeling and Hybridizing cDNA for Microarray Analysis」（前記）に関する米国特許出願において記述されているプロトコールを用いて42℃で行う。アレイ（スライド）をScanArray 4000マイクロアレイ分析システム（GSI Lumonics, Ottawa, ON, Canada）を用いてスキャンする。 未加工の非標準化強度の値をQUANTARRAYソフトウェア（GSI Lumonics, Ottawa, ON, Canada）を用いて生成する。
【０２４３】
完全に均衡のとれた不完全なブロック実験デザイン（Kerr and Churchill, Gen. Res. 123:123(2001)）を、分析したデータからの最大の統計学的干渉を許容するであろうアレイ実験を設計するために用いた。
【０２４４】
遺伝子発現データは、SAS（登録商標）マイクロアレイ溶液ソフトウェアパッケージ（The SAS Institute, Cary, NC, USA）を用いて分析した。次に、得られたデータをJMP（登録商標）（The SAS Institute, Cary, NC, USA）を用いて可視化した。
【０２４５】
この実験に関して行った分析は、混合モデル仕様によるANOVAアプローチであった（Wolfinger et al., J Comp. Biol. 8:625〜637）。直線混合モデルの二つの段階を適用した。第一段階の標準化モデルをスライドレベルでの全体的な標準化のために適用した。第二段階の遺伝子モデルをそれぞれの遺伝子における激しい統計学的干渉を行うために適用した。双方のモデルをモデル（1）および（2）において述べる。
log2(Yijkls)＝θij＋Dk＋Sl＋DSkl＋ωijkls      （1）
Rijkls(g)＝μij(g)＋Dk(g)＋Sl(g)＋DSkl(g)＋SSls(g)＋εijkls(g)      （2）
【０２４６】
Yijklsは、i番目の細胞株に関するj番目の処置を適用したk番目の色素を有するl番目のスライドガラスにおけるs番目のスポットの強度を表す。θij、Dk、Sl、およびDsklは、i番目の細胞株におけるj番目の処置の効果の平均値、k番目の色素効果、l番目のスライドの無作為効果、およびl番目のスライドにおけるk番目の色素の無作為相互作用効果を表す。ωijklsは確率論的誤差の項であり、それらがg番目の遺伝子に対して特異的であることを除き、θij、Dk、Sl、およびDSklと類似の役割を表す。Rijkls(g)は、モデル（1）からのg番目の遺伝子の残差を表す。μij(g)、Dk(g)、Sl(g)、およびDSkl(g)は、それらがg番目の遺伝子に対して特異的であることを除き、θij、Dk、Sl、およびDSklと類似の役割を表す。SSls(g)は、g番目の遺伝子に関するスライド無作為効果によるスポットを表す。εijkls(g)は、確率論的誤差の項を表す。全ての無作為項は、正規分布であって、それぞれのモデル内で相互に独立していると仮定される。
【０２４７】
先に記述した分析に従って、表11に表すように特定のcDNAは、異なるように発現されることが見いだされた。表11において、cDNAは、形成層と比較して後期生育中の木部において発現の変化倍率の最大から最小で記載する。さらに、SEQ ID NO：57の推定のp-クマル酸3-モノオキシゲナーゼcDNAは、形成層組織より大きい程度に篩部組織において発現されていると同定された。
【０２４８】
（表１１）
2008513030.tif 000004
【０２４９】
木材の生育にこれらの特異的遺伝子が関係していることは、木材生育の特定の段階に対する遺伝子のアップレギュレーションまたはダウンレギュレーションの関連を通して推論された。遺伝子発現を木材の生育における関係に関連させる場合、特定の季節および樹幹の位置での切片（篩部、形成層、生育途中の木部、成熟中の木部）を超えての木材の生育の空間的連続性と、季節と樹幹の位置の関係の双方を検討した。
【０２５０】
実施例7
実施例7は、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子発現を、密度、剛性、強度、枝間距離、およびらせん木理のような、栽培学的に重要な木材の表現型にどのように相関させることができるかを示す。
【０２５１】
成熟したクローン繁殖したマツの木を、優れた生長特徴および重要な真菌疾患に対する耐性に関して公知の親木の子孫から選択する。樹皮を接線切片から除去して、樹木を、胸の高さでの5番目の年輪における平均木材密度、木材の剛性および強度、ならびにらせん木理に関して調べる。樹木はまた、その高さ、主要枝間平均距離、樹冠の大きさ、および枝分かれによっても特徴を調べる。
【０２５２】
密度、剛性、枝間距離、らせん木理およびこれらの特徴に影響を及ぼす遺伝子のいずれかに連結する可能性がある他の特徴に影響を及ぼす主要な遺伝子に関して分離する実生ファミリーを得るために、共通の親を欠損する樹木を、それらが密度、剛性、強度、枝間距離、およびらせん木理の基準に関して互いに最も広い変動を示す基準に基づいて、特異的交雑のために選択する。このように、高い密度、低い主要枝間平均距離、および高いらせん木理を示す樹木由来の花粉を用いて、低い密度、最高の主要枝間平均距離、および最低のらせん木理を示す選択において無関係な精英樹由来の樹冠を受粉させる。高い密度を示す精英樹由来の花粉を用いて、例えば高い密度を示すもう一つの精英樹由来の生育中の樹冠を受粉させるように、および低い平均主要枝間平均距離を示す樹木由来の花粉を用いて、低い平均主要枝間平均距離を示すもう一つの精英樹由来の生育中の樹冠に受粉させるように、「精英樹」を交雑させることに注目することは有用である。
【０２５３】
これらの制御された受粉から種子を採取して、親の同一性がそれぞれの種子において維持されるように生長させ、それぞれの遺伝子型が多数のラメットによって表されるように栄養繁殖のために用いる。栄養繁殖は、微小繁殖、ヘッジング、または束生挿し木を用いて行われる。それぞれの遺伝子型のいくつかのラメットは保存されるが、それぞれの遺伝子型の栄養むかごは、フィールドへの移植を確立するために十分な大きさまで生長させる。遺伝子型は、複製された設計で整列され、毎日の気温および降水量が測定および記録されるフィールド条件で生長される。
【０２５４】
樹木は、密度、剛性、強度、枝間距離、らせん木理、およびこれらの特徴に影響を及ぼす遺伝子のいずれかに連結する可能性がある任意の他の観察可能な特徴を決定するために、様々な樹齢で測定される。セルロース含有量、リグニン含有量、セルロースミクロフィブリル傾角、密度、強度、剛性、仮導管形態、環の幅等の特徴を調べるために、試料を採取する。それらが年輪の5個目において測定した場合に密度の極値を示す、または非破壊的応力波装置によって測定した場合の剛性（弾性係数）の極値を示すことに基づいて、集団から特定の遺伝子型を選択する。そのような機器の例は、Wang et al., Experimental Techniques 191:27〜29 (2000)において記述される。
【０２５５】
樹木測定の当業者は、そのような多数の任意の技術がそのような選択を行うために利用可能で適していることを認識するであろう。次に、極値を表すとして選択された遺伝子型を、対応のある遺伝子型試料、すなわちマイクロアレイ分析において健康および大きさの効果が木材の品質形質と混同されないように、フィールドにおける全ての複製樹木がほぼ同じ大きさであって、健康で草食動物の被害にあっていない、それぞれの形質に関して最高の四分位の試料と最低の四分位の試料を発見するためにさらに選択する。次に、RNA試料を、実施例5に記述するように早春および晩夏にこれらの樹木から採取した切削から単離して、実施例6に記述されるようにオリゴマイクロアレイを用いてアッセイする。
【０２５６】
実施例8
実施例8は、光および季節のような環境条件に対する反応がどのようにして植物の表現型を変更させるか、ならびにマイクロアレイを用いてモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子発現にどのように相関させることができるかを示す。特に、木材密度に関連した遺伝子発現の変化を調べる。
【０２５７】
異なる三つのクローン繁殖したE.グランディスハイブリッド遺伝子型を有する樹木を、毎日の気温および降水量を測定する気象観測測定点の地点で生長させる。春およびその後の夏の間に、三つの異なる遺伝子型の遺伝的に同一のラメットを、植物の幼齢および成熟部分の樹皮の特徴を示すために十分な解像度の写真を用いて、南北方向の印をつけて最初に写真撮影した後、切り倒す。樹齢は、植樹の記録によって決定して、年輪の数によって確認する。これらの樹木のそれぞれにおいて、成熟木材は、胸の高さより低い木の最も外側の年輪であると定義され、幼齢木材は、胸の高さより上の木の最も内側の年輪であると定義される。それぞれの木を以下のように分類する：
NM−北側の成熟木材
SM−南側の成熟木材
NT−北側の移行期の木材
ST−南側の移行期の木材
NJ−北側の幼齢木材
SJ−南側の幼齢木材
【０２５８】
組織を植物の樹幹と共に幼齢および成熟型の葉から採取する。植物の形態学および生化学的特徴を含む表現型分析、ならびに遺伝子発現分析のために試料を同時に調製する。それぞれの扇形断面を採取した点での木の高さおよび直径を記録して、化学アッセイのために樹木の基部由来の土壌試料を採取する。遺伝子発現分析のために調製した試料を、重量を測定して、マイクロアレイ実験において用いるためのRNA試料をその後に調製するために液体窒素に入れる。組織は以下のように命名される：
P−篩部
C−形成層
X1−伸張しつつある木部
X2−分化および木化しつつある木部
【０２５９】
樹幹の扇形断面のそれぞれからの接線方向および放射状方向の切片の薄片を、解剖学的検査および木材の発達段階を確認するために、Ruzin, 「PLANT MICROTECHNIQUE AND MICROSCOPY」, Oxford University Press, Inc., New York, NY (1999)に記述されるように固定する。ミクロフィブリル傾角を、木材の異なる発達段階、例えばユーカリ・グランディス木材の幼齢期、移行期、および成熟期で調べる。調べた他の特徴は、それぞれの扇型断面における導管要素および放射組織に対する繊維の比率である。さらに、試料を、繊維の形態学、管腔の大きさ、およびS2（最も厚い）細胞壁層の幅のような、幼齢と成熟木材との間、および春材と夏材との間で変化する特徴に関して調べる。試料を、木材アッセイの当業者に周知の技術を用いて、5番目の年輪における密度の測定および弾性係数の決定のためにさらに調べる。例えば、Wang, et al.,「Non-destructive Evaluations of Trees」, EXPERIMENTAL TECHNIQUES, pp. 28〜30 (2000)を参照されたい。
【０２６０】
生化学分析に関して、採取した試料のそれぞれから50 gを凍結乾燥して、単純な糖、アミノ酸、脂質、他の抽出物、リグニン、およびセルロースの量に関して植物生化学の当業者に周知の生化学アッセイを用いて分析する。例えば、 Pettersen & Schwandt, J. Wood Chem. & Technol. 11:495 (1991)を参照されたい。
【０２６１】
本実施例において、比較のために選択される表現型は高密度の木材、平均密度の木材、および低密度の木である。核酸試料は、春および夏に採取した樹木から実施例3に記述されるように調製される。ハイブリダイゼーションおよびデータ分析による遺伝子発現プロファイリングを、先に記述したように行う。
【０２６２】
類似の技術およびクローン繁殖個体を用いて、強度、剛性、およびらせん性のような他の複雑な木材特徴に関連していることから、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子発現を調べることができる。
【０２６３】
実施例9
実施例9は、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子がどのように組織選択的プロモーターに連結して、マツにおいて発現され、それによって木材密度が増加した植物が得られるかを示す。
【０２６４】
早春においてより高度に発現されるモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子は、実施例7において記述される方法によって同定される。木部選択的プロモーターに機能的に連結した密度関連ポリペプチドを有するDNA構築物を、適当なバイナリベクターに配置して、本明細書において記述される方法を用いてマツに形質転換する。マツ植物を本明細書において記述されるように形質転換して、トランスジェニックマツ植物を用いて植樹を確立させる。トランスジェニックマツ植物では、密度関連DNA構築物によって形質転換されない対照マツ植物と比較して、春材（早材）においても密度の増加が観察される。
【０２６５】
実施例10
分子生物学の当業者に周知の技術を用いて、実施例2において単離されたモノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子の配列をアルファルファから単離されたゲノムDNAにおいて分析する。これによって、その配列がRNAiノックアウト構築物を作製するために用いられるアルファルファにおけるオルトログを同定することができる。次に、この構築物をアルファルファに形質転換する。例えば、Austin et al., Euphytica 85, 381 (1995)を参照されたい。再生されたトランスジェニック植物は、木部においてより少ない繊維含有量および放射状細胞含有量の増加を示す。そのような特性は、消化性を改善し、それによって、同じ種の野生型アルファルファと比較して、このアルファルファを飼料として与えたウシにおいてより高い成長速度が起こる。
【０２６６】
実施例11
実施例11は、望ましい表現型を有する成熟植物に存在する遺伝子変種を発見するためにどのように遺伝子発現分析を用いることができるかを示す。そのような変種の有無を用いて、成熟植物の表現型を予測することができ、それによって実生段階での植物のスクリーニングが可能となる。本実施例はユーカリを用いるが、本明細書において用いられる方法はまた、マツおよび他の樹木種に関する育種プログラムにおいても有用である。
【０２６７】
推定の密度関連遺伝子の配列を用いて、先の実施例において記述されたように、密度が変化したユーカリから単離したゲノムDNAをプロービングする。異なる木材の表現型の非トランスジェニックにより産生されたユーカリハイブリッドを調べる。一つのハイブリッドは、高い木材密度を示し、もう一つのハイブリッドはより低い木材密度を示す。高密度遺伝子変種をより低密度の遺伝子変種と区別するコード領域の3'部分における分子マーカーが見いだされている。
【０２６８】
この分子マーカーによって、樹木育種業者は、樹木がまだ実生段階である間に、可能性がある密度プロフィールに関して非トランスジェニックユーカリハイブリッドをアッセイすることができ、一方マーカーが存在しなければ、樹木育種業者は、採取時点での密度が信頼できるように予測することができるまで樹木が何年か成長するまで待たなければならない。これによって、高価な選別操作および間伐樹齢での結果として起こる腐食よりむしろ実生段階での最善の樹木を選択的に地植えにすることが可能となる。この分子マーカーは、どの親が高密度外部交雑子孫を生じるかを決定するために育種プログラムにおいてさらに有用である。
【０２６９】
より高いまたはより低い木材密度の非トランスジェニックユーカリハイブリッド樹木においてより頻繁に認められる変種に対応しない遺伝子のコード領域の3'部分において見いだされる分子マーカーも同様に有用である。これらのマーカーは、ユーカリの異なる遺伝子型をフィンガープリンティングするために、育種プログラムおよび植樹における同一性を追跡するために用いるために有用であることが見いだされている。
【０２７０】
実施例12
実施例12は、商業的木材において重要な表現型特徴、すなわち木材外観、剛性、強度、密度、繊維寸法、粗さ、セルロースおよびリグニン含有量、リグニン組成、エキス含有量等に寄与する遺伝子発現の差を同定するためのマイクロアレイを記述する。
【０２７１】
商業的に重要な木材製品を産生する属の樹木、この場合マツおよびユーカリを、成育中の木部、形成層、篩部、葉、芽、根、および他の組織由来のRNAを採取および単離するために、様々な部位でおよび1年の様々な時期に切り倒す。RNAはまた、同じ属の実生から単離する。
【０２７２】
全てのコンティグを生育中の木材を含む試料から単離したRNAから作製したESTと、生育中の木材を含まない様々な組織のRNAから作製したESTの配列の双方と比較する。生育中の木材を含まない試料から単離したRNAから作製したESTより、生育中の木材を含む試料から単離したRNAから作製したESTに対してインシリコでハイブリダイゼーションを示す、主にESTを含むコンティグは、生育中の木材において特に発現された可能性がある新規遺伝子に対応すると決定される。次に、これらのコンティグを公共のドメイン配列に対するBLAST検索のために用いる。公知の遺伝子または「仮説上のタンパク質」のみを有すると注釈を付けられた遺伝子に対して高ストリンジェンシーでインシリコでハイブリダイズしないそれらのコンティグを次の段階のために選択する。これらのコンティグは、木材選択的発現を示す推定の新規遺伝子であると見なされる。
【０２７３】
木材選択的発現を示す推定の新規遺伝子とハイブリダイズする配列を含む最も長いcDNAを、分子生物学の当業者に周知の技術を用いてcDNAライブラリから選択する。cDNAをシークエンシングして、可能であれば完全長の遺伝子コード配列を非翻訳隣接配列と共に得る。45〜80ヌクレオチド（またはオリゴヌクレオチド）の枝を、それぞれのオリゴヌクレオチドプローブが、同じ属の樹木または実生から単離したRNAから作製されたESTにおいて表される唯一の配列と高ストリンジェンシーでハイブリダイズするように、木材選択的発現を示す推定の新規遺伝子の配列のそれぞれから選択する。
【０２７４】
次に、オリゴマーを化学合成して、実施例4に記述されるようにマイクロアレイスライドに載せる。それぞれのオリゴマーは、木材選択的発現を示す推定の新規遺伝子の特定の配列に対応して、その配列が同じ属の樹木または実生から単離されたRNAから作製されたESTにおいて表される他の遺伝子には対応しない。
【０２７５】
試料の調製およびハイブリダイゼーションは、実施例4のように行われる。本実施例において用いた技術は、シグナルの存在が、保存された機能的ドメインまたは共通の進化的歴史によりcDNAに対して類似性を含む可能性がある多くの任意の遺伝子よりむしろ、特定の遺伝子の発現の有意な証拠を表すことから、cDNAプローブを用いるマイクロアレイを用いる場合より有効である。このように、同じファミリーの遺伝子であるが、表現型決定において異なる機能を有する可能性がある遺伝子のような、相同な遺伝子を区別することが可能となるであろう。
【０２７６】
実施例6の方法を用いて得られたこのハイブリダイゼーションデータによって、ユーザーは、どの推定の新規遺伝子が公知の遺伝子の協調された発現パターンを実際に保有するか、特定の生育的役割と一貫する発現パターンを保有するか、および/または遺伝子が貴重な方法で発現を促進するプロモーターを有することを示唆する発現パターンを保有するかを同定することができる。
【０２７７】
この方法を用いて得られたハイブリダイゼーションデータを用いて、例えば、特に、成育中の春材（早材）において最低のセルロースミクロフィブリル傾角を有する仮導管に対して特定の発現パターンを示す推定の新規遺伝子を同定することができる。この遺伝子のプロモーターはまた、実施例8において単離することができ、実施例9において晩材（夏材）に関連すると示されている遺伝子に機能的に連結しうる。この構築物を含むトランスジェニックマツ植物は、実施例9の方法を用いて生成され、これらの植物の早材は、より高いミクロフィブリル傾角、より高い密度、より小さい平均管腔径等のような、晩材のいくつかの特徴を示すことが示されている。
【０２７８】
実施例13
実施例13は、増加した植物バイオマスのために、モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子に機能的に連結した木部特異的プロモーターを用いることを説明する。
【０２７９】
木部特異的モノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子転写物は、実施例6において記述されるように異なる二次導管層のアレイ分析によって同定される。これらの転写物に対応する遺伝子に連結した候補プロモーターを、例えば、BD Clontech GenomeWalkerキットを用いてマツゲノムDNAからクローニングして、形成層特異性/選択性に関してレポーターアッセイによってトランスジェニックタバコにおいて試験する。関係するモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子を過剰発現する木部特異的プロモーターは、木材バイオマスを増加させるために用いられる。モノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはモノリグノール重合化遺伝子合成遺伝子ORFを促進するタンデム木部特異的プロモーターを構築する。候補モノリグノール合成、モノリグノール輸送、またはリグニン重合化遺伝子の転写物レベルの増強によって、木部バイオマス表現型の増加が起こる。
【０２８０】
実施例14
実施例14は、マツにおけるモノリグノール合成、モノリグノール輸送、およびリグニン重合化遺伝子の発現において用いるためのDNA構築物の構築を説明する。
【０２８１】
プラスミドpBluescript（BRL Gibco Life Technologies, Gaithersburg, MD）のマルチクローニング部位にさらなる制限エンドヌクレアーゼ部位を付加することによって、骨格ベクターを調製する。当初のpBluescriptベクターにおけるNotIおよびSstI部位を、プラスミドのNotIおよびSstIによる消化によって破壊して、クレノウおよびT4ポリメラーゼ（Invitrogen Corp., Carlsbad, CA）を用いて末端を塞ぐ。平滑末端ライゲーションによってプラスミドを環状化した後、制限エンドヌクレアーゼEcoRIおよびHindIIIによって消化してリンカーのクローニングを可能にする。さらなる制限部位を含むリンカー（5'末端で燐酸化されている）を、共にアニールして、EcoRI/HindIII消化pBluescriptベクターにライゲーションする。特に明記していなければ、DNA構築物、そのような構築物を調製するために有用なプライマー、およびそのような構築物に含まれる要素は、表12に描写される。
【０２８２】
ラジアータマツのスーパーユビキチン遺伝子（米国特許第6,380,459号）由来の3' UTRをプラスミドpBI-121（Jefferson et al., EMBO J. 6:3901〜3907 (1987)を参照されたい）にクローニングする。最初に、遺伝子の3' UTRの断片を標準的なPCR技術を用いて増幅する。これらのプライマーは、さらなるヌクレオチドを含むことができ、この場合SstI-消化プラスミドpBI-121へのクローニングのためにSstI制限部位を含みうる。次に、nosターミネーターを含む3' UTR断片をpBluescriptプラスミドに転移させる。pBI-121の3' UTRおよびnosターミネーター断片をPCRによって増幅して、KpnIおよびClaIによって切断して、KpnIおよびClaIによって消化された改変pBluescriptにクローニングする。
【０２８３】
この構築物に、ラジアータマツのスーパーユビキチンプロモーター配列をイントロンと共に加える。プロモーター/イントロン配列を最初に、標準的なPCR技術を用いて、米国特許第6,380,459号において同定されたラジアータマツのスーパーユビキチン配列（その特許においてSEQ ID NO：2と表示される）から増幅する。次に、増幅された断片をXbaIおよびPstI制限消化を用いて基本ベクターにライゲーションする。
【０２８４】
ラジアータマツcDNA由来のラジアータマツ4CLイントロン配列を、標準的なPCRを用いて増幅した後、T-テールライゲーションを用いてXcmI消化ベクター骨格にクローニングする。
【０２８５】
ラジアータマツ4CL cDNAクローン由来の断片を標準的なPCR技術を用いて増幅する（断片A〜GをSEQ ID NO：789〜795に示す）。ラジアータマツ4CL cDNAクローンの一部は、米国特許第6,410,718号、および第5,850,020号に開示された。プライマーは、増幅された断片の双方の末端にPstIおよびClaI制限部位を付加するように設計される。ラジアータマツ4CL断片をセンス方向にクローニングするために、増幅された断片を制限酵素PstIによって切断して、クレノウを用いて平滑末端にし、平滑末端ClaI部位において骨格ベクターにクローニングする。ラジアータマツ4CL断片をアンチセンス方向にクローニングするために、増幅された断片をPstIによって消化して、PstI消化骨格ベクターにクローニングする。
【０２８６】
プロモーター::センス断片::イントロン::アンチセンス断片::3' UTR::nosターミネーター構築物を含む完全なRNAiカセットを、NotI制限消化によってpBluescriptプラスミドから除去して、標準的なクローニング技術を用いてバイナリベクターpART29（NotIによって消化）にクローニングする。得られたDNA構築物をpARB513とする。バイナリベクターpART29は、lacZ配列を欠損し、nos 5'プロモーターの代わりにシロイヌナズナユビキチン3（UBQ3）プロモーターを含む改変型pART27ベクターである（Gleave et al., Plant Mol. Biol. 20:1203〜1207 (1992)）。
【０２８７】
pWVK147ベクターは35SプロモーターGUS配列が除去されて、nosプロモーターがnptII遺伝子に機能的に連結したシロイヌナズナ由来のUBQ10プロモーター（Sun et a;. Plant J. 11:101〜111 (1997)）に置換されているpBI121ベクター（Clontech laboratories, Palo Alto CA）である。ApaIおよびKpnI部位でライゲーションしたアダプターを付加することによって、唯一のHpaI制限部位がpBI121に付加された。
【０２８８】
表13に記載のDNA構築物は、以下の少なくとも一つに改変を加えたことを除き、先に記述したとおりに構築する：遺伝子配列；プロモーター；および/またはバイナリベクター。
【０２８９】
表13に記載の異なるプロモーターを最終的なベクターにクローニングするために、ラジアータマツスーパーユビキチンプロモーターイントロンベクターをSmaIおよびSstI制限酵素によっておよび標準的な技術を用いて消化する。この断片をテーダマツ由来の4CLプロモーター、ユーカリ・グランディス由来のCOMTプロモーター、またはラジアータマツ由来のLIMプロモーターのいずれかを含むBluescriptベクターにクローニングする。テーダマツの4CLプロモーター（米国特許第6,252,135号は、その中でSEQ ID NO：11として表示する）、E.グランディスのCOMTプロモーター（米国特許公開番号20040146904号の実施例1において記述される）、およびラジアータマツLIMプロモーター（米国特許公開番号20040163146号）を、先に記述したように、イントロンを有するラジアータマツスーパーユビキチンプロモーター配列のアセンブリに、類似の戦略によってクローニングする。プロモーター::センス断片::イントロン::アンチセンス断片::3' UTR::nosターミネーター構築物を含む完全なRNAiカセットを、NotI制限消化によってpBluescriptから除去して、バイナリベクターpART29またはpWVK147（NotIによって消化）にクローニングする。
【０２９０】
（表１３）
2008513030.tif 000005
【０２９１】
表14におけるDNA構築物は、PDKイントロン配列（Wesley et al., Plant J. 27:581〜590 (2001)）を標準的なPCR技術を用いて増幅して、DNA構築物の残りの部分（PDKイントロン配列およびプライマーはSEQ ID NO：814〜816に描写される）に機能的に連結させたことを除き、先に記述した方法と同じ方法を用いて構築される。
【０２９２】
（表１４）
2008513030.tif 000006
【０２９３】
表15におけるDNA構築物は先に記述したように、および以下に記述されるように構築される。YABBYイントロン配列（Foster et al., Plant Cell. 14(7):1497〜1508 (2002)）を4CLおよびPDKイントロン配列に関して先に設計されたプライマーと類似に設計されたプライマーを用いて増幅して、ベクター骨格にクローニングする。さらなる断片6個（断片A〜F、SEQ ID NO：789〜795において描写される）を、先に用いたプライマーと同様に設計されたプライマーによって増幅する。4CL断片Aのプライマーは、増幅された断片の双方の末端にSmaI制限部位を付加するように設計される；4CL断片Bのプライマーは、増幅された断片の双方の末端でEcoRIおよびHindIII制限部位を付加するように設計される；4CL断片Eのプライマーは増幅された断片の双方の末端でPstI制限部位を付加するように設計される；および4CL断片Fのプライマーは、SmaI制限部位を一つの末端に付加するように設計され、EcoRIおよびHindIII制限部位を増幅された断片の他の末端に付加するように設計される。7個の断片は全て、先に記述されたように、または記載の制限酵素を用いることによって、骨格ベクターにセンスおよびアンチセンス方向にクローニングする。プロモーター::センス断片::イントロン::アンチセンス断片::3' UTR::nosターミネーター構築物を含む完全なRNAiカセットを、先に記述したpBluescriptプラスミドから除去してpART27またはpART29（NotIによって消化）にクローニングする。バイナリベクターpART29は、nos 5'プロモーターの代わりにシロイヌナズナユビキチン3（UBQ3）プロモーターを含み、lacZ配列を含まない改変型pART27ベクターである（Gleave, Plant Mol. Biol. 20:1203〜1207 (1992)）。ラジアータマツスーパーユビキチンプロモータープラスイントロンから、テーダマツ4CL、E.グランディスCOMT、またはラジアータマツLIMプロモーターへのプロモーターの改変は、先に記述されたとおりである。
【０２９４】
（表１５）
2008513030.tif 000007
2008513030.tif 000008
【０２９５】
ベクターpARB310（SEQ ID NO：796）は、ベクターpBI121（Clontech Laboratories, Palo Alto, CA）由来のいくつかの非必須領域を欠失させる段階、左右境界配列の間のほぼ全てのDNAを新しいマルチクローニング部位（Asc I、Not I、Apa I、Xho I、Sma I、Pst I、およびKpn I）に置換する段階、ならびにNPTIIコード領域およびnosターミネーターに連結したシロイヌナズナ由来のUBIQUITIN3（UBQ3）プロモーター（Norris, S. R. et al. (1993) Plant Mol. Biol. 21. 895〜906）を含む植物選択マーカーを挿入する段階によって開発した。pMT416（Hartley, R. W., J. Mol. Biol. 202:913〜915 (1988)）由来のbarstar発現カセットを、プライマーSEQ ID NO：798および799を用いて増幅して、中間ベクターにクローニングした。約470 bpのbarstar断片を、BstX1による消化によって得て、pARB310のBstXI部位にクローニングして、ベクターpARB310Bを生じた。
【０２９６】
ColEI複製開始点および約1 kbの隣接配列を、プライマーSEQ ID NO：800および801を用いてベクターpART27（Gleave, Plant Mol. Biol. 20:1203〜1207 (1992)）から増幅した。このColE1断片をBamHIおよびBclIによって消化して、精製してtrfA遺伝子の末端とT-DNAの左側境界配列（LB）の間のpARB310BのBclI部位にライゲーションして、ベクターpAGF50を生成した。pAGF50をAsc IおよびNcoIによって消化して、UBQ3プロモータープラスNPTIIコード領域のほとんどを除去して、得られた5.7 kb断片をゲル精製した。
【０２９７】
選択マーカーカセットの5'末端を、NPTIIコード領域に連結したUBIQUITIN10（UBQ10）由来のプロモーターを有するプラスミドpWVR3（SEQ ID NO：802）由来の対応するセグメントに置換した。ドナープラスミドの最初の構築に関して、上流の配列の〜900 bp、＞40 bpの非翻訳エキソン、〜300 bpイントロン、および開始コドン（Norris, et al., Plant Mol. Biol. 21. 895〜906 (1993)）を含むUBQ10の1.3 kbプロモーター断片を、PCRプライマーSEQ ID NO：803および804を用いて増幅した。NPTIIコード配列を、プライマーSEQ ID NO：805および806を用いてpBI121（Clontech laboratories, Palo Alto, CA）から増幅して、プライマーSEQ ID NO：807および808を用いてノパリンシンターゼ転写ターミネーター（NOSTER）を増幅した。pBI121において見いだされる外来DNAの〜300 bpを除去するためにNPTIIおよびNOSTER断片を個々に増幅した。プライマーUBQ10P3およびNPT2-5Aは互いに相補的であり、これらはプロモーター断片の3'末端をNPTIIコード領域断片の5'断片にアニールさせることができる。NPTII断片の3'末端およびターミネーター断片の5'末端でプライマーに関して類似の相補性を用い、完全なカセットをライゲーションを行うことなく形成させる。三つの断片をPCRによって個々に産生した後、ゲル精製して、通常のPCR反応の成分（緩衝液、dNTP、およびTaqPlusロングポリメラーゼ）と混合した。三つの断片のそれぞれは、全体で20μl中で10 ng/μlで存在した。混合物を変性させた後、アニールおよび伸張を5サイクル行った。この反応を、完全長のカセットを増幅するために、燐酸化プライマーSEQ ID NO：803およびSEQ ID NO：808を含む新鮮なPCR反応混合物によって200μlに希釈して、さらに10サイクル行った。得られた断片をSmaI-消化pBluescriptSKにライゲーションした。配列を確認した後、単離されたクローンは全てそれらに変異を有することが見いだされ、このように二つの単離体の非変異部分が組み換えられてpWVR3を生じた。NPTIIコード領域の5'末端に連結したUBQ10プロモーターを有する1.9 kb断片が、AscIおよびNcoI消化によってpWVR3から放出され、これをゲル精製して、pAGF50断片にライゲーションしてpARB1000を生成した。
【０２９８】
プラスミドpARB1000を、SmaI部位でSUBIN::GUSIN::nosターミネーターレポーターカセットを加えることによって改変し、pARB1001（SEQ ID NO：809）を生成した。(SUBINは、ラジアータマツのスーパーユビキチンプロモータープラス5'-UTRプラスイントロンであり（米国特許第6,380,459号）、GUSINは、ジャガイモのツベリン遺伝子イントロンによって中断されたGUSコード領域である（Vancanneyt et al., Mol. Gen. Genet. 220:245〜250 (1990)）。雄性特異的開花制御遺伝子であるPrMC2.400-1::barnaseH102E::RNS2TERは、望ましくないNotI部位が3'末端近傍に存在するpWVR219（SEQ ID NO：810）に存在する。プラスミドをNotIによって消化した後、dNTPの存在下でT4 DNAポリメラーゼによって処置して、ベクターを再ライゲーションすることによってその部位を破壊した。PrMC2.400-1::barnaseH102E::RNS2TERカセットをAscIおよびXho Iによって改変されたpWVR219から切除して、1.1 kb断片をゲル精製した。pARB1001をXho Iによる部分的消化によってプラスミドを直線にすることによって調製した後、Asc Iによって完全に消化して、12.3 kb断片を精製した。調製したpARB1001ベクターにPrMC2.400-1::barnaseH102E::RNS2TERカセットをライゲーションしてpARB1002（SEQ ID NO：811）を生成した。プラスミドの構造をワンパスシークエンシングによって確認した。
【０２９９】
（AtAGenh）PrAG::barnaseE73G::NOSTERカセットを、EcoRIおよびAsc I消化によってpWVCZ24（SEQ ID NO：812）から切除した。オリゴヌクレオチド、EcoNot1
2008513030.tif 000009
およびEcoNot2
2008513030.tif 000010
を含むNot IアダプターをEcoRI部位にライゲーションして、NotIによって消化した後、4.9 kb断片を精製した。プラスミドpARB1001をNot IおよびAsc Iによって消化して、7.6 kbベクター断片をゲル精製した。上記のカセットをこれらの部位にライゲーションしてpARB1005L（SEQ ID NO：813）を生成した。プラスミドの構造をワンパスシークエンシングによって確認した。
【０３００】
実施例15
実施例15は、マツにおけるモノリグノール合成CCoAOMT（カフェオイル-補酵素A O-メチルトランスフェラーゼ）遺伝子を発現させるために用いられるDNA構築物のアセンブリを説明する。
【０３０１】
表16におけるベクターを、以下の変化を加えて実施例14において記述したようにクローニングする。マツのCCoAOMT遺伝子（SEQ ID NO：80のヌクレオチド793〜1016）由来の断片を標準的なPCR技術を用いて増幅する。センス方向に断片をクローニングするために、増幅された断片を制限酵素PstIによって切断して、骨格ベクターにクローニングする。アンチセンス方向に断片をクローニングするために、増幅された断片をClaIによって消化して、骨格ベクターにクローニングする。最終的なDNA構築物はまた、PDKイントロンを加えること、イントロンを有するラジアータマツスーパーユビキチンプロモーター配列またはテーダマツ4CLプロモーターのいずれかを用いること、および実施例14において記述された方法を用いてpWVK147バイナリベクターを用いることによって改変される。
【０３０２】
（表１６）
2008513030.tif 000011
【０３０３】
実施例16
実施例16は、E.グランディスCCoAOMT（カフェオイル-補酵素A O-メチルトランスフェラーゼ）DNA構築物のアセンブリを説明する。
【０３０４】
表17におけるDNA構築物を、以下の改変を加えて実施例14に記述されるようにクローニングする。E.グランディスCCoAOMT（SEQ ID NO：223のヌクレオチド745〜904）を、実施例15に従って標準的なPCR技術を用いて増幅する。最終的なベクターはまた、Wesley et al. 2001 Plant J. 27: 581〜590によって記述されるように当技術分野において周知であるPDKイントロンまたはユーカリ木部イントロン、E.グランディスCOMTプロモーターを加えること、および先に記述した方法を用いてpART29バイナリベクターを用いることによって改変される。
【０３０５】
（表１７）
2008513030.tif 000012
【０３０６】
実施例17
実施例17は、E.グランディスCCR（シナモイルCoAレダクターゼ）DNA構築物のアセンブリを説明する。
【０３０７】
表18のDNA構築物を、E.グランディスCCRクローン由来の断片（SEQ ID NO：121のヌクレオチド1038〜1326）を増幅することを除き、実施例14に記述するようにクローニングする。最終的なベクターはまた、Wesley et al. 2001 Plant J. 27: 581〜590によって記述されるような当技術分野で周知であるPDKイントロンまたはユーカリ木部イントロン、E.グランディスCOMTプロモーターを付加することによって、およびpART29バイナリベクターを用いることによって改変される。
【０３０８】
（表１８）
2008513030.tif 000013
【０３０９】
実施例18
実施例18は、E.グランディスC3HおよびC4H DNA構築物のアセンブリを説明する。
【０３１０】
表19のDNA構築物は、E.グランディスC3Hクローン（SEQ ID NO：817）またはE.グランディスC4Hクローン（SEQ ID NO：191）由来の断片を実施例15に従う標準的なPCR技術を用いて増幅するという改変を加えて、実施例14において記述されるようにクローニングした。E.グランディス由来のアラビノガラクタンプロモーター（SEQ ID NO：764）またはテーダマツの4CLプロモーター（米国特許第6,252,135号、その明細書においてSEQ ID NO：11として表示される）のいずれかをC3HまたはC4Hプロモーターに機能的に連結する。ラジアータマツスーパーユビキチンプロモーターイントロンベクターをBamHI制限酵素によって標準的な技術を用いて消化する。この断片をテーダマツ由来の4CLプロモーター（BamHIによって消化）またはE.グランディス由来のアラビノガラクタンプロモーター（ClaIによって消化）のいずれかを含むBluescriptベクターにクローニングする。テーダマツ4CLプロモーターおよびE.グランディスアラビノガラクタンプロモーターをいずれも、イントロンを有するラジアータマツスーパーユビキチンプロモーター配列を増幅するために用いられるプライマーと類似のように設計されたプライマーを用いて増幅した後、実施例14において記述されたように基本bluescriptベクターにライゲーションする。最終的なベクターはまた、Pr4CLイントロンを付加することによって、および実施例15において記述される方法を用いてpARB1002バイナリベクターを用いることによって、改変されうる。
【０３１１】
（表１９）
2008513030.tif 000014
【０３１２】
実施例19
実施例19は、シナピルリグニン単量体の百分率を増加させることによって、リグニン組成を調節するためのDNA構築物のアセンブリを説明する。
【０３１３】
本実施例において、骨格ベクターpWVR5は、35SプロモーターGUS配列を除去して、およびNOSプロモーターをシロイヌナズナ由来のUBQ10プロモーター（Sun, C.W. and J. Callis, Plant J., 11:101〜111 (1997)）に置換したpBI121ベクター（Clontech laboratories, Palo Alto CA）であった。
【０３１４】
ベクターpARB459を以下の段階を用いて作製した。Bluescriptベクター（Stratagene, La Jolla, CA）を、スーパーユビキチン3' UTRおよびnos 3'ターミネーター配列をBluescriptベクター配列に機能的に連結することによって改変した。得られたDNA構築物はpARB005（SEQ ID NO：775）と命名された。
【０３１５】
イントロンを有するラジアータマツスーパーユビキチンプロモーターをpARB005に付加した。プロモーター/イントロン配列を、最初に標準的なPCR技術およびSEQ ID NO：776および777に描写されるプライマーを用いて、米国特許第6,380,459号において同定されたラジアータマツスーパーユビキチン配列から増幅した。増幅された断片をpARB005にライゲーションして、DNA構築物pARB119（SEQ ID NO：778）を組み立てた。次に、モミジバフウ（Liquidambar styraciflua）Cald5H遺伝子（Osakabe et al., Proc Natl Acad Sci U.S.A. 96(16):8955〜8960 (1999)）を、標準的なPCR技術ならびにSEQ ID NO：779および780に描写したプライマーを用いて増幅した。増幅した断片をpARB119にライゲーションして、ベクターpARB459（SEQ ID NO：781）を産生した。
【０３１６】
モミジバフウのCald5H遺伝子Cald5H遺伝子（Osakabe et al., Proc Natl Acad Sci U.S.A. 96(16):8955〜8960 (1999)）をpWVR5にクローニングして、DNA構築物pWVC50（SEQ ID NO：757）を産生した。pWVR5をNotIを用いて消化して、1％アガロースゲルにおいて分離して精製した。次に、精製DNAをSAP（エビアルカリホスファターゼ）によって処置した後、ラジアータマツスーパーユビキチンプロモーター::Cald5Hカセットを付加して、T4 DNAリガーゼを用いてライゲーションした。ラジアータマツスーパーユビキチンプロモーター::Cald5Hターミネーターカセットを、NotIベクターによる消化後ベクターpARB459から単離した。
【０３１７】
ユーカリアラビノガラクタンプロモーターに機能的に連結したE.グランディスEGBA SAD遺伝子（SEQ ID NO：149）をpWVR5ベクターにクローニングして、DNA構築物pWVC51（SEQ ID NO：758）を産生した。ベクターpWVR5をNotIによって消化して1％アガロースゲルにおいて分離して精製した。精製したDNAをSAP（エビアルカリホスファターゼ）によって処置した後、EGBA SAD遺伝子を加えて、T4 DNAリガーゼを用いてライゲーションした。Eucアラビノガラクタンプロモーター::EGBA SAD::terカセットを、NotIによって消化後、ベクターpARB487から単離した。
【０３１８】
ベクターpARB487を以下の段階を用いて誘導することができる。アラビノガラクタンプロモーターを先に記述したとおりに単離して、独自のクローニング配列を有するPCRプライマーを用いてE.グランディスEGBA SAD遺伝子（SEQ ID NO：149）に機能的に連結した。この断片を用いてDNA構築物pARB453を組み立てた。DNAをNotIによって消化することによって、Eucアラビノガラクタンプロモーター::EGBA SAD::terカセットをpARB453から除去して、pART29のNotI部位にライゲーションしてDNA構築物pARB487を組み立てた。
【０３１９】
モミジバフウBioMT遺伝子をpWVR5ベクターにクローニングして、ベクターpWVC55（SEQ ID NO：759）を産生することができる。ベクターpWVR5をNotIを用いて消化して、1％アガロースゲルにおいて分離して精製した。DNAをSAP（エビアルカリホスファターゼ）によって処置した後、BioMT遺伝子断片を付加してT4 DNAリガーゼを用いてライゲーションした。テーダマツ4CLプロモーター::モミジバフウ::BioMT::3' UTR/nosターミネーター断片を、NotIによる消化後に、ベクターpARB257から単離した。
【０３２０】
ベクターpARB257を以下のように構築した。米国特許第6,252,135号のテーダマツ4CLプロモーターを、PCRを用いて増幅する。モミジバフウBioMT遺伝子を、独自の制限酵素配列を有するPCRプライマー（SEQ ID NO：782および783）を用いて増幅した。次に、断片を用いてDNA構築物pARB156を組み立てた。テーダマツ4CLプロモーター::モミジバフウBioMT::3' UTR/nosターミネーターカセットを、ベクターをNotIによって消化することによってpARB156から切り出してpARB5のNotI部位にライゲーションして、DNA構築物pARB257を組み立てた。
【０３２１】
DNA構築物pWVC56（SEQ ID NO：760）を組み立てるために、DNA構築物pWVC52を最初に組み立てた。ユーカリアラビノガラクタンプロモーター::EGBA SAD断片を、制限酵素KpnIを用いてpWVC51（SEQ ID NO：758）から切り出した。この断片およびpARB459（先に記述したとおり）由来のラジアータマツスーパーユビキチンプロモーター::Cald5H遺伝子を、NotI部位でpWVR5ベクターにクローニングした。この構築物を、必要な方向の双方のインサートの存在に関して標準的な技術を用いて分析した。得られた構築物はpWVC52と命名された。
【０３２２】
pWVC55（SEQ ID NO：759）から制限酵素EcoRVおよびSbfIを用いてテーダマツ4CLプロモーターを除去することによって、pWVC56（SEQ ID NO：760）を構築した。DNA構築物を制限酵素SrfIおよびSbfIによって消化した後に、得られた断片をpWVC52にライゲーションした。最終的なプラスミドを標準的な方法を用いて制限消化によって確認した。
【０３２３】
対照DNA構築物pWVR31をpWVR8（シロイヌナズナアクチンII:GUSINT、UBQ10::NPTII）から操作した。シロイヌナズナのUBQ11プロモーター（Norris et al., Plant Mol Biol. 21 (5):895〜906 (1993)）をプライマーSEQ ID NO：771および772を用いてPCRによって増幅した。この断片をアクチンIIプロモーターの代わりにpWVR8にクローニングした。得られた構築物はpWVR31であった。
【０３２４】
実施例20
実施例20は、シロイヌナズナ相補性実験において用いるためのDNA構築物のアセンブリを説明する。
【０３２５】
DNA構築物pARB460（SEQ ID NO：762）は、制限酵素NotIを用いて、pARB459（実施例19において記述）からラジアータマツスーパーユビキチンプロモーター::Cald5Hカセットを除去することによって構築した。得られた断片を、pART27のNotI部位にクローニングした（Gleave, Plant Mol. Biol. 20:1203〜1207 (1992)）。
【０３２６】
DNA構築物pARB373（SEQ ID NO：763）は、以下のように構築した。E.グランディスアラビノガラクタンプロモーターを、実施例19に記述するように最初に単離した。この断片をpARB005（実施例19において先に記述）においてクローニングして、pARB154を集合させた。次に、モミジバフウCald5H遺伝子（Osakabe et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96(16):8955〜60 (1999)）をアラビノガラクタンプロモーターにセンス方向に機能的に連結させpARB154にクローニングした。得られた構築物はpARB262（SEQ ID NO：786）であった。E.グランディスアラビノガラクタンプロモーター::Cald5H::3' UTR/nosターミネーターカセットを、NotIを用いてpARB262から除去してpART27のNotIにクローニングして（Gleave et al., Plant Mol. Biol. 20:1203〜1207 (1992)）pARB373を集合させた。
【０３２７】
DNA構築物pARB595（SEQ ID NO：784）は以下のように集合させた。ユーカリCald5H遺伝子（SEQ ID NO：186）を、標準的なPCR技術を用いて増幅した。次に、増幅された断片をpARB119にライゲーションして、pARB594を集合させた。スーパーユビキチンプロモーター::EucCald5H::3'UTR/nosターミネーターカセットをpARB594から除去して、標準的な技術を用いてpART27のNotIにクローニングして（Gleave et al., Plant Mol. Biol. 20:1203〜1207 (1992)）、pARB595を産生した。
【０３２８】
DNA構築物pARB597（SEQ ID NO：785）を以下のように集合させた。ユーカリCald5H遺伝子（SEQ ID NO：185）を標準的なPCR技術を用いて増幅した。増幅された断片をpARB119にライゲーションして、pARB596を集合させた。スーパーユビキチンプロモーター::EucCald5H::3'UTR/nosターミネーターカセットをpARB596から除去して、標準的な技術を用いてpART27のNotIにクローニングして（Gleave et al., Plant Mol. Biol. 20:1203〜1207 (1992)）、pARB597を産生した。
【０３２９】
実施例21
実施例21は、実施例20の本発明のDNA構築物によるシロイヌナズナ植物の形質転換を証明する。
【０３３０】
シロイヌナズナfah1変異体植物を、フローラルディップ浸潤によって実施例20のDNA構築物を含むアグロバクテリウムによって形質転換した。簡単に述べると、アグロバクテリウム培養物を〜8600 rcfで20℃で10分間遠心して、〜0.7〜0.8の吸光度となるように浮遊させた。アグロバクテリウムを含む浸潤液に植物を約5秒間浸した。植物を過剰量の溶液で排液して、周囲条件の生長光の下に置く。約24時間後、植物に霧を吹いて、種子産生のために維持した。T1種子を市販の5％漂白剤溶液において滅菌して、推定の形質転換体に関して選択するために、カナマイシン（50 mg/l）およびチメンチン（250 mg/l）を含むMS培地に入れた。
【０３３１】
選択した後、推定の形質転換体をロックウールに移して、4週間生長させた後試験した。
【０３３２】
実施例22
実施例21は、実施例20の本発明のDNA構築物によって形質転換されたシロイヌナズナ植物におけるリグニン組成の調節を説明する。
【０３３３】
シロイヌナズナfah1変異体は、フェルラ酸5-ヒドロキシラーゼを欠損した。例えば、Chapple et al., Plant Cell. 4(11):1413〜1424 (1992)を参照されたい。この変異体シロイヌナズナ植物において、リグニン組成は、シリンギル(S)サブユニットが完全に存在しないという特徴を示した（Marita et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96(22):12328〜12332 (1999)）。同様に、変異体植物は、シナピルエステルを完全に欠損した。実施例20の本発明のDNA構築物、pARB595およびpARB597を、実施例21において記述される形質転換法を用いてシロイヌナズナfah1変異体植物に形質転換した。
【０３３４】
HPLC分析（Agilent HPLC 1100シリーズ−Germany）を用いて、形質転換植物fah1変異体植物、および野生型シロイヌナズナ植物におけるリンゴ酸シナポイルの存在を決定した。HPLCは標準的な技法を用いて行った。簡単に述べると、葉の抽出物をそれぞれの分析毎にUVおよび質量分析（Agilent Mass Spec 1100シリーズLC/MSDトラップ−Germany）の双方によって分析した。機器のダイオードアレイ検出器を330 nmでUV吸光度を測定するように設定した。イオントラップ質量分析計をネガティブモードイオン化で操作して、脱プロトン化されうる化学種、例えばリンゴ酸シナポイルのような酸性基を含む化学種を検出した。勾配の間、分光計のピークをUV330 nmトレースにおいて観察し、これは、その主成分が一価で帯電して、質量対電荷（m/z）比が339.2および223.1であるスペクトルを生じるピークに対応する。リンゴ酸シナポイル（C15H16O9）は分子量340.28 g/モルを有し−脱プロトン化されると、当業者は質量対荷電比339.28を有するピークを観察すると予測するであろう。m/z 339.2種は、イオントラップで単離されて、断片化されると、m/z 223種を生じることが見いだされうる。223 m/z比は、当業者が、リンゴ酸シナポイル由来の脱プロトン化シナポイル部分から予測するであろう種と等しい。m/z 223種は、イオントラップにおいて単離されて、断片化された場合、当業者がシナポイル部分の構造に対する説明を理解するであろうスペクトルを生じうる。
【０３３５】
したがって、当業者は、インソース衝突誘起解離（CID）によるトラップに達する前に、クロマトグラムにおける対象ピークがシナポイル種に断片化されているリンゴ酸シナポイルであることを知るであろう。これは、（CID）を低減するためにスキマーの電圧を変化させることによって確認することができる。行った後、この作用によって、より無傷のリンゴ酸シナポイルを獲得することができる。
【０３３６】
図227および228は、形質転換植物、fah1変異体植物、および野生型シロイヌナズナ植物における対象ピークの強度を説明する。pARB597によって形質転換した植物は、SEQ ID NO：185において描写される構造遺伝子（ユーカリCald5H遺伝子）を含む。pARB595によって形質転換した植物は、SEQ ID NO：186において描写される構造遺伝子（ユーカリCald5H遺伝子）を含む。
【０３３７】
図227および228において認められうるように、形質転換植物の大部分は、野生型シロイヌナズナ植物のそれと類似のリンゴ酸シナポイルレベルを証明した（pARB597形質転換植物1例を除く）。類似のレベルのリンゴ酸シナポイルは、シロイヌナズナfah1変異体植物由来の試料において認められなかった。したがって、当業者は、本発明のDNA構築物がシロイヌナズナのfah1変異を相補することを認識するであろう。さらに、当業者は、本発明のDNA構築物が植物におけるシリンギルリグニン単位の産生能を有することを認識するであろう。そのため、これらの構築物は木材のパルプ化品質を改善するために林業において有用である。
【０３３８】
実施例23
実施例23は、実施例22の形質転換されたシロイヌナズナfah1変異体植物由来の試料の染色を説明する。
【０３３９】
実施例22のpARB595基質転換シロイヌナズナfah1変異体植物、シロイヌナズナfah1変異体植物、および野生型シロイヌナズナ植物由来の手で切断した茎および胚軸試料を、Maule試薬によって染色した。Maule試薬によって植物組織を染色するためのプロトコールは当技術分野において周知であり、詳細な記述は、Strivastava LM, T.A.P.P.I. 49:173〜183 (1966)において見いだされうる。簡単に述べると、Maule試薬は、植物試料におけるシリンギルリグニンレベルの定量を可能にする。試料を半定量的尺度（-から+++）で染色の有無に関して採点した。表20は、実施例22のpARB595形質転換シロイヌナズナfah1変異体植物、シロイヌナズナfah1変異体植物、および野生型シロイヌナズナ植物の染色結果を示す。
【０３４０】
（表２０）
2008513030.tif 000015
【０３４１】
表20において示されるように、シロイヌナズナfah1変異体植物の形質転換は、野生型シロイヌナズナ植物において存在するシリンギルリグニンが過剰量であっても、シリンギルリグニン産生の増加に相関する。したがって、当業者は、実施例22において観察されたリンゴ酸シナポイルの増加が、形質転換されたシロイヌナズナfah1変異体植物におけるシリンギルリグニンの増加に相関することを認識するであろう。
【０３４２】
実施例24
実施例24は、実施例20のDNA構築物によるユーカリグランディスの形質転換、ならびにトランスジェニックE.グランディス植物の生長および繁殖を説明する。
【０３４３】
実施例20に記載されるpARB373（SEQ ID NO：763）およびpARB460（SEQ ID NO：762）を用いて、クローン性のE.グランディス葉外植体を形質転換した。葉外植体は、以下に記す内容を除き、国際出願国際公開公報第00/12715号において記述されるプロトコールに従って形質転換した。簡単に述べると、切開した葉の外植体に、DNA構築物pARB373およびpARB460を含むアグロバクテリウムを接種した。接種した外植体を、分散光において2週間同時培養して、250 mg/Lカナマイシンおよび250 mg/Lチメンチンを添加した寒天（形質転換培地からNAAを除く）において選択した。次に葉の外植体を、100 mg/Lカナマイシンおよび250 mg/Lチメンチンを添加した寒天において2週間培養した。葉の外植体を、150 mg/Lカナマイシンおよび250 mg/Lチメンチンを添加した寒天においてさらに2週間培養した。その後、および健康な単一のシュートが採取されるまで、葉の外植体を150 mg/Lカナマイシンおよび250 mg/Lチメンチンを含む新鮮な培地に毎月移した。
【０３４４】
推定のトランスジェニック組織を増殖させるために、単一のシュートを伸長培地に置いた。伸長培地は、1μM 6-ベンジルアミノプリン（BAP）、20 g/l蔗糖および7 g/L寒天を添加したムラシゲスクーグ塩（MS）からなる。組織約200 mgを生長させて採取した後、外植体組織のPCR分析を行った。プロモーターおよび遺伝子配列はいずれもPuRe Taq Ready-To-Go（商標）PCRビーズ（Amersham Biosciences, Piscataway, NJ）を用いて確認した。PCR陽性外植体を、150 mg/Lカナマイシンおよび250 mg/Lチメンチンを添加した伸長培地における増殖を通して保存培養として維持した。
【０３４５】
トランスジェニックE.グランディス植物をこれらの保存培養物から繁殖させた。必要であれば、シュートを毎月新鮮な培地に移した。単一のシュートを、伸長培地に入れて、高さが約2〜3 cmに達するまで維持した。その後、単一のシュートを通常の発根培地に入れた。10日後、形質転換植物を適当な気候の温室に移した。当業者は、異なる多くの培養培地および間隔が、本発明の再生植物にとって適している可能性があることを認識するであろう。適当な湿度のレジメおよび真菌の増殖を制御するための殺真菌剤を用いて、トランスジェニック植物をポット用土において6ヶ月間温室において生長させた。そうする間に、トランスジェニック植物を室温でメッシュを有する区画において底面給水によって生長させた。植物を、緩効性の肥料を添加した土を含まないピートに基づくコンポストにおいて5 Lのポリバッグに入れてポット苗にした。
【０３４６】
pARB460形質転換E.グランディス植物のフィールド試験は、2003年11月にアメリカのフロリダ州で確立された。この試験は、それぞれラメット約8個のpARB460形質転換E.グランディス植物の異なる系統約20個を含んだ。
【０３４７】
同様に、pARB373形質転換E.グランディス植物を2003年11月にアメリカのフロリダ州で試験した。このフィールド試験は、それぞれラメット約8個のpARB373形質転換E.グランディス植物の異なる系統約20個を含んだ。pARB373形質転換E.グランディス植物の第二の植樹は、2004年5月にアメリカのフロリダ州で確立された。この試験は、それぞれラメット2個の異なる系統約6個を含んだ。同じ6個のトランスラインおよびそれぞれのラメット4個はまた、2004年5月にアメリカの南カリフォルニア州でのフィールド試験において確立された。
【０３４８】
実施例25
実施例25は、実施例24の形質転換されたE.グランディス植物におけるリグニン含有量および他の表現型形質の試験を説明する。
【０３４９】
実施例24の形質転換されたE.グランディス植物を、約6ヶ月齢で採取した。茎の下部20 cmをそれぞれの形質転換植物から採取した。樹皮、篩部、および第一皮質を剥離によって幹から採取した。次に、幹試料を液体窒素において瞬間的に凍結して、Flexi-Dryマイクロプロセッサー制御−腐食耐性凍結乾燥器（Stone Ridge, New York, USA）において、製造元の説明書に従って凍結乾燥した。試料をWileyミル（Arthur H. Thomas Co.；Philadelphia, U.S.A.）においてすりつぶした後、リングミルにおいて再度すりつぶした。次に、すりつぶした試料を55℃で少なくとも1日間乾燥させて、使用するまでこの温度で保存する。すりつぶした材料を溶媒または溶液に浮遊させる段階、超音波クリーナーによって抽出する段階、遠心する段階、および上清をデカントによって除去する段階による一連の段階において、細胞壁材料を試料から単離した。以下の順序の抽出を用いた：（1）二つの濃度のNaCl；（2）エタノール水溶液；（3）CHCl3；MeOH；および（4）アセトン。デンプンを除去するために、抽出された細胞壁材料を洗浄して、トリスアセテート緩衝液において加熱して、デンプンをゼラチン化させた後、α-アミラーゼによって処置した。酵素処理の後、浮遊液を遠心して、得られた沈殿物をエタノールおよびアセトンによって洗浄し、終夜放置した後、55℃で乾燥させた。単離された細胞材料を、Fukushima, R.S. and R.D. Hatfield, J. Ag. Food Chem. 49(7):3133〜9 (2001)において記述される技法を用いる小規模リグニン定量のために用いた。
【０３５０】
リグニン含有量のFukushima and Hatfield定量の結果を、図229に示す。図229から認められうるように、pARB373およびpARB460形質転換E.グランディス植物は、実施例19の対照DNA構築物によって形質転換した植物と類似のリグニン含有量を有する。
【０３５１】
同様に、pARB373、pARB460、および対照構築物形質転換E.グランディス植物の高さを比較した。測定は全て、試料の採取前に植物全体について行った。先に報告されたように、pARB373、pARB460、および対照構築物によって形質転換した植物の高さおよびリグニン含有量の平均値を、図230に示す。
【０３５２】
したがって、リグニン含有量が形質転換植物のそれぞれにおいて類似であっても、生長速度および高さの平均値のようなさらなる表現型の変化は、モノリグノール合成遺伝子の調節によって影響を受ける。
【０３５３】
実施例26
実施例26は、実施例24の形質転換されたE.グランディス植物におけるリグニン組成の分析を説明する。
【０３５４】
実施例24の形質転換されたE.グランディス植物由来の細胞壁材料を単離して、実施例26に記述される方法に従って調製した。調製した後、細胞壁材料を、Lu, F. and J. Ralph, J. Agric. Food Chem. 45(7):2590〜2592 (1997)によって記述されるようにDFRC技術を用いてリグニン組成に関して分析した。簡単に述べると、DFRCはα-エーテルおよびβ-エーテル連結を選択的かつ効率的に切断して、リグニンサブユニットの定量的分析を可能にする。リグニン含有試料を、50℃で約2時間軽く攪拌しながら臭化アセチル保存液に溶解した。次に、揮発性の溶媒および試薬を、アセトンを加えて約40℃未満でロータリーエバポレーションによって除去した。次に、残渣をジオキサン/酢酸/水（容積で5/4/1）に溶解した。十分に攪拌した後、Znダスト50〜100 mgを加える。得られた混合物を絶えず30分間攪拌した後、塩化メチレンによって抽出すると、分解産物を生じた。これらの産物をAc2O/ピリジン（1：1）によって約40分間アセチル化した。
【０３５５】
DFRCによって決定したように、細胞壁材料のリグニン組成を図231に示す。この図において、実施例25において得られた総リグニン含有量および植物表現型データを、DFRC分析によって決定したリグニン組成（シリンギルおよびグアイアシルサブユニットの量としてmmol/gリグニンで表記する）と比較した。それぞれの試料由来のシリンギルリグニンの相対的百分率も同様に示した。この百分率はリグニンサブユニットの全量によってシリンギルリグニンサブユニットの量を除することによって決定した。図231において描写したデータは、シリンギルサブユニットの相対的百分率が増加する順序で示す。
【０３５６】
図231において認められうるように、pARB373（SEQ ID NO：763）およびpARB460（SEQ ID NO：762）形質転換植物は、対照植物よりシリンギルリグニンサブユニットのより高い相対的百分率を保有した。多くの場合において、植物の高さは、対照より低いと測定されたが、トランスジェニック植物の高さが対照と等しく、より高いシリンギルリグニンを有する場合も認められた。形質転換植物を対照全ての平均値と比較すると、シリンギルリグニンの最大の増加は31.3％であるが、このトランスジェニック植物はまた、対照の平均値に対して高さで78 cmの減少を示す。
【０３５７】
さらに、図231は、形質転換植物が、対照と比較した場合に、対照の平均値に対して高さまたは総リグニン量の差がないことを維持しながら、シリンギルリグニンにおける23.1％の増加を有しうることを証明している。これらのトランスジェニック植物におけるシリンギルリグニンの増加はまた、S/G比の増加およびこの図と共に図231からのデータと相関して、pARB460（SEQ ID NO：762）によって形質転換した植物が、対照試料とは有意差がない高い生長を維持しながら、S/G比の増加を示しうるが、pARB460によって形質転換した木の高さの平均値は、pARB373（SEQ ID NO：763）によって形質転換した木より高いことを示している。
【０３５８】
実施例27
実施例27は、マツ植物の形質転換および繁殖を説明する。
【０３５９】
本発明のDNA構築物を用いてマツ植物を形質転換した。当業者に公知の任意の方法を用いることができる。例えば、テーダマツ（Pinus taeda）の優良選択系統の特定のクローンおよびハイブリッドマツ（テーダマツ×リギダマツ）の特定のクローンを、米国特許第5,856,191号において記述される技法を用いて個々の未成熟の巨大配偶体の接合胚由来の胚形成細胞株として開始して、米国特許第5,506,136号において記述される技法を用いて維持することができる。
【０３６０】
維持培地において培養の1〜3ヶ月後、組織培養物を凍結保存して、数年までの期間保存して、米国特許第6,682,931号の方法を用いて検索した。植物組織培養の当業者は、その他の凍結保存および回収プロトコールが本発明の方法に適用可能であること、ならびに本実施例における詳細が方法の適用を制限すると解釈されないことを認識するであろう。
【０３６１】
遺伝的に異なる組織培養株のそれぞれからの均一な浮遊培養を、米国特許第5,491,090号の方法に従って、250 ml Nepheloサイドアームフラスコ（Kontes Chemistry and Life Sciences Products）に、各組織1 gを接種することによって確立した。液体培地において細胞を含むフラスコを、温度23℃±2℃で暗所の培養室において100 rpmの回転振とう器に載せる。1週間後、新鮮な培地15 mlを培養フラスコに注いで、細胞を均一に分布させるように回転させることによって、それぞれのフラスコにおける液体を35 mlにした。細胞および培地をフラスコのサイドアーム部分にデカントして、細胞を30分間沈降させた後、沈降した細胞容積（SCV）を測定することによって、細胞の増殖をサイドアームにおいて測定した。SCVが最大（フラスコの容積の50％が植物細胞によって占有された）のSCVの半分より大きいまたはそれに等しかった場合、全体で細胞および培地80 mlを含むそれぞれの培養物を、500 mlサイドアームフラスコに移して、移した培養物を同じ条件で維持した。
【０３６２】
遺伝子移入のために準備するために、ポリエステルメンブレン支持体をオートクレーブによって滅菌して、異なる滅菌ブフナー漏斗に入れ、細胞株あたり複製プレート6枚のそれぞれに関して、胚形成組織が均一に分布するように、マツの胚形成組織浮遊液1〜3 mlをピペットによってそれぞれの支持体に加えた。液体培地を組織から吸引して、胚形成組織を有するそれぞれの支持体を、米国特許出願第20020100083号に記述される方法に従って、アグロバクテリウム接種のためにゲル化調製培地に入れる。詳しく述べると、SEQ ID NO：757〜761のバイナリ構築物をそれぞれ、当業者に周知の技術によって異なる単離体のアグロバクテリウム・ツメファシエンスに導入して、一般的に用いられる技術によってアセトシリンゴンを投与することによってビルレンスを誘導し、誘導されたアグロバクテリウム単離体のそれぞれを、米国特許公開第20020100083号に記述される方法に従って植物材料の異なる複製物と混合した。さらに、植物材料の特定の複製物を、同時形質転換のためにSEQ ID NO：757〜759のバイナリ構築物の等量の混合物を含むアグロバクテリウムと混合した。細胞を22℃±2℃の暗所で約72時間同時培養した。
【０３６３】
同時培養後、米国特許出願第20020100083号に記述される方法に従って培養物からアグロバクテリウムを撲滅した。ポリマーメンブレン支持体上に存在する細胞を2週間の間隔で新鮮な選択培地に移した。選択培地における活動的増殖が、ペトリ皿の多くにおいて、単離された多くのセクターにおいて起こった。選択物質の存在下でのそのような活動的増殖は通常、増殖しつつある組織がその染色体に選択遺伝子を組み入れて、安定に形質転換されていることの指標であった。これらの活動的増殖領域を、独立した形質転換事象として処置して、本明細書において以降推定のトランスジェニックサブラインと呼ぶ。増殖しつつあるトランスジェニックセクターを、それぞれの選択物質を添加した新鮮な半固形維持培地に移すことによって、推定のトランスジェニック胚形成組織を繁殖させた。
【０３６４】
推定の形質転換されたサブラインが約2 gに達した後、標準的な技術を用いてトランスジーンの存在を確認するために、これをポリメラーゼ連鎖反応（PCR）増幅のために選択した。SEQ ID NO：757〜759の三つの構築物の任意の1個、2個、または3個によって同時形質転換されたことがPCRによって確認されている株を、シリンギル経路の中間体の如何なる産生も、三つ全ての遺伝子の存在のみに帰因することができるという仮説を確認するために、および本発明の裸子植物細胞または植物における任意の一つの遺伝子または二つの遺伝子の組み合わせによって産生される可能性がある新しい中間体を発見することができるように、SEQ ID NO：761の対照構築物およびSEQ ID NO：760の3遺伝子構築物によって形質転換された株と共に試験するために選択した。
【０３６５】
発芽可能な胚を以下のようにPCRによって形質転換されていることが確認された選択された株のそれぞれから産生した。選択培地において培養した細胞塊を少なくとも1 gまで増殖させた後、それぞれの培養物を液体培地において個別に浮遊させた。細胞浮遊液を均一な（半最大）SCVにした後、高品質の回収可能な3期（胚軸）胚を生育させるために米国特許第5,506,136号において記述されるように、生育/成熟培地に入れるために、浮遊培養細胞の等量をピペットによって滅菌メンブレン支持体に加えた。皿を23±2℃の暗所の増殖チャンバーにおいてインキュベートした。メンブレン支持体を、3週間毎に新鮮な培地を含む新しいペトリ皿に移した。9週目、3期（胚軸）胚を肉眼で発芽品質に関して分析して、米国特許第5,506,136号において記述されるように培地上の布製支持体において回収して、4℃±2℃の暗所で約4週間インキュベートした。次に、その布製支持体上の胚を、25℃±2℃の暗所で密封容器において水の上で約3週間インキュベートした。先の二つの処置の後、布製支持体上の胚を発芽培地に移して、25℃±2℃の暗所で約3日間インキュベートした。次に、胚を布製支持体から除去して、新鮮な発芽培地表面に載せた。発芽は、温度25℃±2℃で光の下で実施した。発芽プレートを約4週間にわたって毎週調べて、発芽した胚を、苗木に変換するために発芽培地100 mlを含むMAGENTA（登録商標）ボックスに移した。成育中の苗木を含むMAGENTA（登録商標）ボックスを、25℃±2℃の光の下で約8〜12週間インキュベートした。
【０３６６】
苗木が胚軸（約2〜4 cmの新たに形成されたシュート）を形成した場合、それらをポット用土[2：1：2ピート：パーライト：バーミキュライト、602 g/cm3 OSMOCOTE肥料（18-6-12）、340 g/cm3苦土石灰、および78 g/m3 MICRO-MAX微量栄養素混合物（Sierra Chemical Co.）を含む]を満たした容器に移した。苗木を日陰の温室において生長させて、約2週間の間たまに霧を吹きかけた。それらを約4週間、温室において環境馴化させるために霧を除去した。次に、苗木を戸外の日陰に約6週間移して、最終的に馴化させた後、完全な太陽光の条件に移動した。それらをフィールドでの定植のための条件が整うまで容器において生長させた。
【０３６７】
形質転換して繁殖した後、当業者はまた、苗木の移植によってマツ植物の生殖の加速したが起こりうることを認識するであろう。例えば、Mergen, F. (1954)「Rooting and grafting of slash pine (Pinus elliottii Engel.) for application in forest genetics.」Ph.D. dissertation, Yale University, New Haven, CT；およびAhlgren, C.E. (1967)「A relationship between scion, bud origin and growth of white pine grafts. Minnesota Forestry Notes 180.」University of Minnesota, St. Paul. 2 p.を参照されたい。
【０３６８】
実施例28
実施例28は、実施例27の形質転換されたテーダマツ植物の組織学的染色を説明する。
【０３６９】
試料を8ヶ月齢のテーダマツ植物から採取して、実施例27に記述されるように形質転換および繁殖させた。一つの植物をSEQ ID NO：760を含むDNA構築物によって形質転換した。もう一つの植物をSEQ ID NO：757〜759を含むDNA構築物によって同時形質転換した。もう一つの植物をSEQ ID NO：757および759を含むDNA構築物によって同時形質転換した。さらに、約6ヶ月齢の対照テーダマツの木またはポプラ（Populus deltoides）（コットンウッド）の木の試料を採取した。試料は植物の幹の下部から採取して、厚さ約40μmの切片を得るためにUchidaスライディングスレッジミクロトーム（EM Scientific）によって切片を作製した。切片をトルイジンブルー、フロログルシノール（1,3,5-トリデオキシベンゼン；FW＝126.1）およびMaule染色によって染色した。
【０３７０】
トルイジンブルーは、断面切片における実質、木部および篩部のような細胞タイプの描写を補助するために用いられる一般的な細胞染色剤である。Weisner試薬としても知られるフロログルシノールは、リグニンの染色剤であり（Pomar et al., Protoplasma. 220(l-2):17〜28 (2002)）、Maule染色は、シリンギルリグニンサブユニットを特異的に検出するために用いられる（Lewis et al., Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 41: 455〜496 (1990)）。
【０３７１】
トルイジンブルーによって切片を染色するために、全ての切片が採取されるまで、切片を切断して直ちに50 mMトリス-HCl pH 8.0に入れた。トリス緩衝液を十分量の0.05％トルイジンブルー水溶液に交換して1分間放置した。次に切片を水ですすいでからWild Heerburgg解剖顕微鏡下でSpot RTカラーカメラによって画像を獲得した。
【０３７２】
フロログルシノールによって切片を染色するために、全ての切片が採取されるまで、切片を切断して直ちに50 mMトリス-HCl pH 8.0に入れた。トリス緩衝液を1％（w/v）フロログルシノールに交換して切片を15分間染色した後、Wild Heerburgg解剖顕微鏡（Iiyama et al., Wood Sci. Technol. 22:167〜175 (1988)）下でSpot RTカラーカメラ（Diagnostics Instruments）によって画像を獲得した。
【０３７３】
切片をMauleによって染色するために、全ての切片が採取されるまで、切片を切断して直ちに50 mMトリス-HCl pH 8.0に入れた。トリス緩衝液を十分量の1％（w/v）KMnSO4に交換して全ての切片を完全に湿らせて室温で5分間インキュベートした。次に切片を10倍量の水ですすいで、切片を湿らせるために十分量の3％（v/v）HClによって覆った。これを室温で10分間放置した後、十分量のNH4OHに交換して組織を完全に湿らせた。少なくとも2分後、切片を水において封入して、Wild Heerburgg解剖顕微鏡下でSpot RTカラーカメラによって画像を獲得し、染色の明度に関して1〜5までの尺度で採点した（Speer E.O., Stain Technol. 62(4):279〜280 (1987)）。
【０３７４】
それぞれの盲検標識試料の染色を、無関係な観察者3人が強度に関して採点した。Maule試薬によって染色して評価した全ての切片に関する結果を図232において編集する。Maule染色はシリンギルリグニンに関して特異的であり、対照の染色結果はこれと一致する。コットンウッドはシリンギルリグニン量の多い硬い木材であり（Li et al., Proc. Natl. Acad. Sci U.S.A. 100 (8):4939〜4944 (2003)）、シリンギルリグニンは、裸子植物において通常見いだされない。したがって、Maule染色はコットンウッド試料切片において強く、マツの対照試料切片においては観察されなかった。本発明の構築物によって再生されたテーダマツの木材切片では、シリンギルリグニンの存在と一致したMaule染色が観察された（図232）。SEQ ID NO：760によって形質転換された樹木において、最高のおよびより一貫した染色が観察され、染色された全ての株の平均値は尺度0〜5において少なくとも3であると測定された。Maule染色は、SEQ ID NO：757〜759によって同時形質転換した全ての株において観察されたが、SEQ ID NO：760によって形質転換した株と比較して、結果は大きい程度に変化した。SEQ ID NO：757および759によって同時形質転換した株9個中5個は、少しのMaule染色を示したが、他の4株は全く染色を示さなかった。これらの結果は、SEQ ID NO：757および759によってテーダマツの木を同時形質転換すること、SEQ ID NO：757、758、および759によってテーダマツの木を同時形質転換すること、またはSEQ ID NO：760によってテーダマツの木を形質転換することによって、それらの木においてMaule試薬によって染色する化合物が存在するようになるが、SEQ ID NO：757および759によって同時形質転換した株の多くでは染色はかすかである。しかし、これらが、細胞壁におけるシリンギルリグニンの産生に寄与しない取り込まれていないシナピルアルコール、中間体、もしくはリグナンのような可溶性成分であるか否か、またはシリンギルリグニン単量体が細胞壁リグニンに取り込まれているか否かを決定するためにはさらなる実験が必要であった。
【０３７５】
したがって、試料をさらに試験した。次に、幹の切片を先に記述したようにフロログルシノールもしくはMauleによって直接染色するか、または染色前に可溶性の化合物の広範囲の抽出のために前処置した。前処置は、幹切片をマイクロヒュージチューブに80％エタノールと共に入れる段階、チューブをBranson 1510超音波装置に浮遊させる段階、および試料をエタノールを10分毎に交換して30分間超音波処理する段階を必然的に伴った。
【０３７６】
SEQ ID NO：760によって形質転換した、またはSEQ ID NO：757、758、および759によって同時形質転換した樹木のそれぞれの組由来の一つの陽性選択試料、SEQ ID NO：761によって形質転換した陰性染色試料、および被子植物に典型的な強いMaule染色を示すはずである非形質転換ユーカリ・グランディス実生幹切片（樹齢がマツ形質転換体と同等であることからこの実験において用いられるが、先に記述した最初の探索実験において用いられているコットンウッド対照はより樹齢が高い）は、エタノール超音波抽出前処置の有無によらず染色された。切片を染色の強度に関して-から+++の半定量的尺度で採点して、結果を表21に記載する。
【０３７７】
（表２１）
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【０３７８】
先の実験においてMauleまたはフロログルシノールを用いて染色された化合物が、実際にサイトゾルにおける可溶性リグニンであれば、当業者は、前処置した試料と前処置しなかった試料との間に染色強度の実質的な差があると期待するであろう。三つ全ての遺伝子が形質転換によって付加されたマツ試料の木材を予め抽出した場合とマツ試料の木材を予め抽出しなかった場合において、差は観察されなかったことから、当業者は、染色された三つの遺伝子形質転換体植物において産生された化合物が可溶性ではなく、細胞壁に取り込まれない可能性があると仮定するであろう。本実施例において観察された染色は、SEQ ID NO：760によって形質転換した植物ほど多くのシリンギルリグニンを産生しない、SEQ ID NO：757、758、および759によって同時形質転換した植物による、実施例29の熱分解分子ビーム質量分析結果において観察された染色と一致する。これらの実施例はいずれも、SEQ ID NO：758の遺伝子によって産生された酵素が、形質転換によって裸子植物に付加されたCald5H酵素およびOMT酵素の組み合わせにおいて、木材細胞壁に組み入れられるシリンギルリグニン単量体を産生することができるシナピルアルデヒドデヒドロゲナーゼ機能を有するという主張を強く支持する。
【０３７９】
実施例29
実施例29は、熱分解分子ビーム質量分析による植物リグニン組成の分解を説明する。
【０３８０】
テーダマツの木を、実施例27において記述されるように形質転換および繁殖させた。試料を、実施例28に記述されるように4ヶ月齢で同じ形質転換植物から採取した。さらに、試料をテーダマツ非形質転換対照、および成熟ポプラ非形質転換対照から得た。試料は全て、それぞれの幹から組織約20 mgを切断することによって得た。それぞれの試料を舟型の石英において重量を測定して、その中をヘリウムが5 L/分で流れる（STPで）石英のチューブ（内径2.5 cm）からなるリアクターにおいて熱分解した。リアクターチューブは、分子ビーム質量分析計の試料採取口が石英リアクターの末端内となるように配置した。Extrel TMモデルTQMS C50質量分析計を用いる注文製の分子ビーム質量分析計を、R.J. Evans and T.A. Milne, Energy & Fuels 1:123〜37 (1987)、およびJ.C. del Rio et. al., (2001) J. Anal. Appl. Pyrolysis 58-59:425〜439 (2001)において記述されるように熱分解蒸気分析のために用いた。リアクターは電気加熱されて、その温度は550℃に維持された。総熱分解時間は90秒間であったが、熱分解反応は50秒未満で完了した。リアクターの熱分解ゾーンにおける熱分解蒸気の滞留時間は、〜75 msであると推定され、石英リアクターにおける二次クラッキング反応を最小限にするために十分に短い。20〜450 Daの質量分析データを22 eV電子衝撃イオン化を用いてTeknivent Vector 2（商標）データ獲得システムにおいて獲得した。このシステムを用いて、軽い気体および重いタールを同時にかつリアルタイムで試料採取する。熱分解蒸気の質量分析は、分子断片の迅速で半定量的描写を提供する。
【０３８１】
重複のテーダマツ試料の組および標準物質の質量分析を、日ごとの分光計の変動によって生じるであろうデータ分析に関連した問題を緩和するために、ひとまとめにして連続2日間行った。双方の日において採取した質量分析の分析を併せると、発生した分光計の変動は最小であったことが示された。
【０３８２】
試料のそれぞれからのスペクトルを調べた。リグニン切断産物の熱分解から生じるピークに特に注意を払った。テーダマツ木材試料の熱分解分子ビーム質量分析質量分析に関連した質量分析ピークの割付は、Evans & Milne(1987)において記述され、リグニン分解産物および単量体に割付られたピークを表22に記載する。
【０３８３】
（表２２）
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【０３８４】
図233において認められうるように、対照およびトランスジェニック植物のそれぞれに関するリグニン分解産物に関連するピークの平均強度を記録した。シリンギルリグニンおよびその分解産物は通常マツにおいて観察されない。したがって、当業者はシリンギルリグニン分解産物の低いノイズレベルがこれらの方法を用いて観察されたという結論に達するであろう。ポプラは成熟すると非常に大量のシリンギルリグニンを有することが公知であることから（Li et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. (8):4939〜4944 (2003)）、ピークのそれぞれの同一性を確認するために、成熟ポプラを陽性対照として用いた。SEQ ID NO：757〜759によって同時形質転換した、またはSEQ ID NO：760によって形質転換した樹木は、いくつかのシリンギルリグニン分解産物の増加を示した。SEQ ID NO：761によって形質転換した木（GUS対照）に関する最高の測定結果を、シリンギルリグニンベクターによって形質転換した樹木と比較すると、シリンギル分解産物であるシリンゴールおよびシナピルアルコールに関して最も明白な増加が観察された。SEQ ID NO：760によって形質転換された樹木におけるシリンゴールは95.5％まで増加して、SEQ ID NO：757〜759によって同時形質転換した木におけるシリンゴールは74％まで増加した。表23において認められうるように、SEQ ID NO：760によって形質転換した樹木ではシナピルアルコールの99％までの増加を認め、SEQ ID NO：757〜759によって同時形質転換した樹木では45％までの増加を認めた。
【０３８５】
（表２３）
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【０３８６】
当業者は、いくつかのシリンギル分解産物の増加が、SEQ ID NO：760によって形質転換した、またはSEQ ID NO：757〜759によって同時形質転換した植物において観察されるという結論に達するであろう。観察されたシリンギル切断産物の増加は、SEQ ID NO：757〜759において用いられた遺伝子が樹木に同時形質転換されずに、SEQ ID NO：760の場合と同じ単一のベクターとして形質転換されるとより大きくなった。シリンギルリグニンベクターによって形質転換された植物におけるこれらの測定されたシリンギルリグニン分解産物の増加は、形質転換植物において対照より多くのシリンギルリグニンが形成されたことを示唆しているが、これらの測定は、増加したシリンギルリグニンが細胞壁に組み入れられているか否かを明らかにしない。
【０３８７】
実施例30
実施例30は、市販の木材パルプ形成および製紙産業においてパルプ化効率を増加させるために形質転換マツ植物を用いることを説明する。
【０３８８】
シリンギルサブユニットの増加した百分率を保有する木材は、増加したパルプ化効率を有することが示されている。Huntley et al., J Agric. Food Chem. 51 (21):6178〜6183(2003)を参照されたい。本発明のDNA、より詳しくはSEQ ID NO：185〜186、または762〜763によって形質転換したマツ植物はまた、パルプ化効率が増加した木材を生じうる。
【０３８９】
低減されたリグニン含有量または変更されたリグニン組成がパルプ化プロセスにおける改善に相関するか否かを決定するために、本発明の形質転換植物をマイクロパルプ化に供する。マイクロパルプ化は、木材がクラフトパルプ化に適しているか否かを決定するためのパラメータを評価するために用いることができる。これらのパラメータは、パルプの収量、パルプ化速度、アルカリ消費量、繊維の品質およびパルプ漂白性である。本発明の植物に関して、これらのパラメータを以下のように試験する。
【０３９０】
木材試料を空気乾燥させてチップにし、少なくとも2日間および一定重量に達するまで105℃の乾燥器において乾燥させる。Stalsvetsマルチ消化パルプ化ユニット（Stalsvets, Sweden）の回転する腕に取り付けた150 mlのステンレススチールリアクターにおいて、クラフトパルプ化を行う。リアクターを、総容量12.5 kWを有する電気ヒーターによって加熱され、Omron制御装置（Omron Corporation, Illinois, USA）によって制御されるポリエチレンバスの中で回転させる。典型的なパルプ化条件は以下のとおりである：
有効アルカリ荷電：14％（Na2Oとして）
液体硫化物性：30％
液体：木材比：6：1
最高パルプ化温度：170℃
最高温度に達するまでの時間：90分
H-因子：170℃で時間を変化させることによって決定。
【０３９１】
製紙産業の当業者は、本発明の木材のパルプ化能を試験するために、マイクロパルプ化条件の他の多くの組み合わせを利用可能であることを認識するであろう。その後、リアクターを冷水において冷却して、加熱したチップをブフナー漏斗において濾過する。濾液を残留アルカリ分析のために保持する。加熱したチップを流水で十分に洗浄した後、標準的なBritishディスインテグレーターにおいて15分間混合する。得られたパルプをブフナー漏斗において濾過して、濾液が透明になるまで水で洗浄する。パルプパッドを60℃で終夜乾燥させて重量を測定して総収量を決定する。
【０３９２】
残留アルカリを、最初の変曲点までの0.5 M塩酸による滴定によって決定する。Milanova et al., Nordic Pulp and Paper Research Jl. 9(1):4〜9 (1994)を参照されたい。アルカリ消費量は一般的に、チップ上の有効なアルカリ荷電と黒液における残留アルカリとの差であると理解され、乾燥器によって乾燥したチップの百分率（Na2Oとして）として表記される。
【０３９３】
パルプのκ数は、Appita Standard 201m-86（AS/NZS 1301.201s:2002）の半分の尺度改変によって決定される。パルプ化速度は、所定の加熱時間に関して到達したκ数として計算される。パルプの漂白性は、以下のようにD-Eo-Dシーケンスを用いて10％粘ちゅう性でパルプを漂白することによって決定される（Kibblewhite et al., Appita 51 (2):1145〜1121 (1998)）：
D段階：0.25活性塩素マルチプル（multiple）、100％工業用二酸化塩素、50℃、60分。
Eo段階：2％NaOH、0.25 mPa O2、70℃、60分。
D段階：1％ClO2、70℃、180分。
【０３９４】
漂白後、輝度パッド5 gをpH約4.0〜5.5で調製して、L & W Elrepho（Lorentzen & Wettre, Kista, Sweden）を用いて、23℃および50％RHで平衡にした後輝度を決定する。平均繊維長、幅、および管腔の大きさのような繊維の品質ならびに標準偏差をKajaani FibreLab system（Metso Automation, Kajaani, Finland）を用いて分析する。
【０３９５】
結果は、形質転換において用いられる構築物のタイプと相関して、構築物がクラフトパルプ化のための木材資源の適切性を有効に調節することを証明する。
【０３９６】
本発明は、例としての態様を参照して記述されるが、様々な変化を行ってもよく、同等物をその要素と置換してもよく、それらも本発明の範囲に含まれることは当業者によって理解されるであろう。さらに、本発明の教示に特定の状況または材料を適合させるために多くの改変を行ってもよく、それらもその本質的な範囲に含まれる。したがって、本発明は、本発明を行うために企図される最善の様式として開示された特定の態様に限定されないと意図される。本明細書において引用した参考文献および刊行物は全て、その全内容物が参照により本明細書に組み入れられる。
【０３９７】
（表１）ラジアータマツ木化遺伝子、対応するタンパク質、および関連配列
2008513030.tif 000019
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【０３９８】
（表２）ラジアータマツの木化プロセス遺伝子配列
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【０３９９】
（表３）ラジアータマツの木化プロセスタンパク質配列
2008513030.tif 000080
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【０４００】
（表４）ラジアータマツの木化プロセス遺伝子に関連するオリゴヌクレオチド配列
2008513030.tif 000095
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【０４０１】
（表５）ユーカリ・グランディス木化遺伝子、対応するタンパク質、および関連配列
2008513030.tif 000098
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【０４０２】
（表６）E.グランディスの木化プロセス遺伝子配列
2008513030.tif 000104
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【０４０３】
（表７）E.グランディスの木化プロセスタンパク質配列
2008513030.tif 000171
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【０４０４】
（表８）E.グランディスの木化プロセス遺伝子に関連するオリゴヌクレオチド配列
2008513030.tif 000189
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【０４０５】
（表９）ラジアータマツのインシリコハイブリダイゼーションデータ
2008513030.tif 000192
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表9：キイ
縦欄1：芽生殖組織
縦欄2：芽栄養組織
縦欄3：カルス組織
縦欄4：形成層組織
縦欄5：分裂栄養組織
縦欄6：篩部
縦欄7：雌花生殖組織
縦欄8：雄花生殖組織
縦欄9：根組織
縦欄10：導管組織
縦欄11：木部
縦欄12：全植物組織
【０４０６】
（表１０）E.グランディスのインシリコハイブリダイゼーションデータ
2008513030.tif 000195
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表10キイ
縦欄1：芽生殖組織
縦欄2：芽栄養組織
縦欄3：形成層組織
縦欄4：果実組織
縦欄5：葉組織
縦欄6：篩部
縦欄7：生殖組織
縦欄8：根組織
縦欄9：幹
縦欄10：木部
縦欄11：全植物組織
例
【０４０７】
（表１２）DNA構築物のヌクレオチド配列、そのような構築物を調製するために有用なプライマー、およびそのような構築物に含まれる要素
2008513030.tif 000198
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【図面の簡単な説明】
【０４０８】
【図１】SEQ ID NO：268において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1活性部位を太字で示す。
【図２】SEQ ID NO：269において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーを太字で示す。
【図３】SEQ ID NO：270において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーを太字で示す。
【図４】SEQ ID NO：271において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーを太字で示す。
【図５】SEQ ID NO：272において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーを太字で示す。
【図６】SEQ ID NO：273において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーを太字で示す。
【図７】SEQ ID NO：274において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図８】SEQ ID NO：275において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図９】SEQ ID NO：276において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１０】SEQ ID NO：277において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１１】SEQ ID NO：278において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１２】SEQ ID NO：279において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１３】SEQ ID NO：280において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１４】SEQ ID NO：281において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１５】SEQ ID NO：282において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１６】SEQ ID NO：283において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１７】SEQ ID NO：284において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１８】SEQ ID NO：285において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１９】SEQ ID NO：286において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図２０】SEQ ID NO：287において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図２１】SEQ ID NO：288において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図２２】SEQ ID NO：289において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示す。
【図２３】SEQ ID NO：290において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図２４】SEQ ID NO：291において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図２５】SEQ ID NO：292において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDPグルコロノシル/UDPグルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDPグリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図２６】SEQ ID NO：293において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図２７】SEQ ID NO：294において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示す。マルチ銅オキシダーゼシグナチャー1を太字で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字/斜体で示す。
【図２８】SEQ ID NO：295において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼの銅結合部位を太字で示す。
【図２９】SEQ ID NO：296において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図３０】SEQ ID NO：297において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図３１】SEQ ID NO：298において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示す。マルチ銅オキシダーゼシグナチャー1を太字で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字/斜体で示す。
【図３２】SEQ ID NO：299において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図３３】SEQ ID NO：300において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図３４】SEQ ID NO：301において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図３５】SEQ ID NO：302において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図３６】SEQ ID NO：303において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示す。マルチ銅オキシダーゼシグナチャー1を太字で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字/斜体で示す。
【図３７】SEQ ID NO：304において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示す。マルチ銅オキシダーゼシグナチャー1を太字で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字/斜体で示す。
【図３８】SEQ ID NO：305において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図３９】SEQ ID NO：306において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図４０】SEQ ID NO：307において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図４１】SEQ ID NO：308において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図４２】SEQ ID NO：309において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示し、チトクロームP450システインヘム-鉄リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図４３】SEQ ID NO：310において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示し、チトクロームP450システインヘム-鉄リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図４４】SEQ ID NO：311において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示し、チトクロームP450システインヘム-鉄リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図４５】SEQ ID NO：312において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図４６】SEQ ID NO：313において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図４７】SEQ ID NO：314において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図４８】SEQ ID NO：315において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図４９】SEQ ID NO：316において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図５０】SEQ ID NO：317において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図５１】SEQ ID NO：318において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図５２】SEQ ID NO：319において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図５３】SEQ ID NO：320において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図５４】SEQ ID NO：321において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図５５】SEQ ID NO：322において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図５６】SEQ ID NO：323において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図５７】SEQ ID NO：324において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図５８】SEQ ID NO：325において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図５９】SEQ ID NO：326において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図６０】SEQ ID NO：327において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図６１】SEQ ID NO：328において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図６２】SEQ ID NO：329において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図６３】SEQ ID NO：331において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図６４】SEQ ID NO：332において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図６５】SEQ ID NO：333において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図６６】SEQ ID NO：335において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図６７】SEQ ID NO：336において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図６８】SEQ ID NO：337において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図６９】SEQ ID NO：339において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図７０】SEQ ID NO：340において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図７１】SEQ ID NO：341において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを太字で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字/斜体で示す。植物アスコルビン酸ペルオキシダーゼドメインを下線で示す。
【図７２】SEQ ID NO：342において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図７３】SEQ ID NO：343において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図７４】SEQ ID NO：344において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示し、ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーを太字で示す。
【図７５】SEQ ID NO：345において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示し、ペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図７６】SEQ ID NO：346において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示し、ペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図７７】SEQ ID NO：347において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図７８】SEQ ID NO：348において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示し、ペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図７９】SEQ ID NO：349において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図８０】SEQ ID NO：350において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示し、ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーを太字で示す。
【図８１】SEQ ID NO：351において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図８２】SEQ ID NO：352において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。
【図８３】SEQ ID NO：353において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図８４】SEQ ID NO：354において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図８５】SEQ ID NO：355において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。
【図８６】SEQ ID NO：356において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図８７】SEQ ID NO：357において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示し、ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーを太字で示す。
【図８８】SEQ ID NO：358において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図８９】SEQ ID NO：359において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。
【図９０】SEQ ID NO：360において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図９１】SEQ ID NO：361において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示す。フェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを太字で示し、フェニルアラニンおよびヒスチジンアンモニア-リアーゼシグナチャーを太字/斜体で示す。
【図９２】SEQ ID NO：362において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示し、フェニルアラニンおよびヒスチジンアンモニア-リアーゼシグナチャーを太字で示す。
【図９３】SEQ ID NO：363において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示し、フェニルアラニンおよびヒスチジンアンモニア-リアーゼシグナチャーを太字で示す。
【図９４】SEQ ID NO：364において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示し、フェニルアラニンおよびヒスチジンアンモニア-リアーゼシグナチャーを太字で示す。
【図９５】SEQ ID NO：365において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示し、フェニルアラニンおよびヒスチジンアンモニア-リアーゼシグナチャーを太字で示す。
【図９６】SEQ ID NO：366において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示し、フェニルアラニンおよびヒスチジンアンモニア-リアーゼシグナチャーを太字で示す。
【図９７】SEQ ID NO：367において描写されるアミノ酸配列。保存されたAMP依存的シンテターゼおよびリガーゼファミリードメインを下線で示し、AMP結合ドメインシグナチャーを太字で示す。
【図９８】SEQ ID NO：378において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーを太字で示す。
【図９９】SEQ ID NO：379において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示す。
【図１００】SEQ ID NO：380において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示す。
【図１０１】SEQ ID NO：381において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示す。
【図１０２】SEQ ID NO：382において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーを太字で示す。
【図１０３】SEQ ID NO：383において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーを太字で示す。
【図１０４】SEQ ID NO：384において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーを太字で示す。
【図１０５】SEQ ID NO：385において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーを太字で示す。
【図１０６】SEQ ID NO：386において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示し、グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーを太字で示す。
【図１０７】SEQ ID NO：387において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示す。グリコシルヒドロラーゼファミリー1 N-末端シグナチャーおよびグリコシルヒドロラーゼファミリー1活性部位を太字で示す。
【図１０８】SEQ ID NO：388において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示す。
【図１０９】SEQ ID NO：389において描写されるアミノ酸配列。保存されたグリコシドヒドロラーゼ、ファミリー1、ドメインを下線で示す。
【図１１０】SEQ ID NO：390において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１１１】SEQ ID NO：391において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１１２】SEQ ID NO：392において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１１３】SEQ ID NO：393において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１１４】SEQ ID NO：394において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１１５】SEQ ID NO：395において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１１６】SEQ ID NO：396において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１１７】SEQ ID NO：397において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示す。亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示し、D-異性体特異的2-ヒドロキシ酸デヒドロゲナーゼNAD-結合シグナチャーを斜体で示す。
【図１１８】SEQ ID NO：398において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１１９】SEQ ID NO：399において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１２０】SEQ ID NO：400において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１２１】SEQ ID NO：401において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示し、亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１２２】SEQ ID NO：402において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示す。
【図１２３】SEQ ID NO：403において描写されるアミノ酸配列。保存された亜鉛含有アルコールデヒドロゲナーゼスーパーファミリードメインを下線で示す。
【図１２４】SEQ ID NO：404において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDP-グルコロノシル/UDP-グルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDP-グリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１２５】SEQ ID NO：405において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDP-グルコロノシル/UDP-グルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDP-グリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１２６】SEQ ID NO：406において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDP-グルコロノシル/UDP-グルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDP-グリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１２７】SEQ ID NO：407において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDP-グルコロノシル/UDP-グルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDP-グリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１２８】SEQ ID NO：408において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDP-グルコロノシル/UDP-グルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDP-グリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１２９】SEQ ID NO：409において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDP-グルコロノシル/UDP-グルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDP-グリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１３０】SEQ ID NO：410において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDP-グルコロノシル/UDP-グルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示す。
【図１３１】SEQ ID NO：411において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDP-グルコロノシル/UDP-グルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示し、UDP-グリコシルトランスフェラーゼシグナチャーを太字で示す。
【図１３２】SEQ ID NO：412において描写されるアミノ酸配列。保存されたUDP-グルコロノシル/UDP-グルコシルトランスフェラーゼファミリードメインを下線で示す。
【図１３３】SEQ ID NO：413において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図１３４】SEQ ID NO：414において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図１３５】SEQ ID NO：415において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図１３６】SEQ ID NO：416において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図１３７】SEQ ID NO：417において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、保存されたドメインを太字で示す。
【図１３８】SEQ ID NO：418において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、保存されたドメインを太字で示す。
【図１３９】SEQ ID NO：419において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図１４０】SEQ ID NO：420において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図１４１】SEQ ID NO：421において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、保存されたドメインを太字で示す。
【図１４２】SEQ ID NO：422において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示す。
【図１４３】SEQ ID NO：423において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、保存されたドメインを太字で示す。
【図１４４】SEQ ID NO：424において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図１４５】SEQ ID NO：425において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示す。
【図１４６】SEQ ID NO：426において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示す。マルチ銅オキシダーゼシグナチャー１を太字で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字/斜体で示す。
【図１４７】SEQ ID NO：427において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示す。
【図１４８】SEQ ID NO：428において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図１４９】SEQ ID NO：429において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、マルチ銅オキシダーゼシグナチャー2を太字で示す。
【図１５０】SEQ ID NO：430において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１５１】SEQ ID NO：431において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１５２】SEQ ID NO：432において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示し、E-クラスP450、グループIドメインを太字で示す。
【図１５３】SEQ ID NO：433において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１５４】SEQ ID NO：434において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１５５】SEQ ID NO：435において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１５６】SEQ ID NO：436において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１５７】SEQ ID NO：437において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１５８】SEQ ID NO：438において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１５９】SEQ ID NO：439において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示し、E-クラスP450、グループIドメインを太字で示す。
【図１６０】SEQ ID NO：440において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１６１】SEQ ID NO：441において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１６２】SEQ ID NO：442において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１６３】SEQ ID NO：443において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１６４】SEQ ID NO：444において描写されるアミノ酸配列。保存されたチトクロームP450ファミリードメインを下線で示す。
【図１６５】SEQ ID NO：445において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１６６】SEQ ID NO：446において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１６７】SEQ ID NO：447において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１６８】SEQ ID NO：448において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１６９】SEQ ID NO：449において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１７０】SEQ ID NO：450において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１７１】SEQ ID NO：451において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１７２】SEQ ID NO：452において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１７３】SEQ ID NO：453において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１７４】SEQ ID NO：454において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１７５】SEQ ID NO：455において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１７６】SEQ ID NO：456において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１７７】SEQ ID NO：457において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１７８】SEQ ID NO：458において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１７９】SEQ ID NO：459において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１８０】SEQ ID NO：460において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１８１】SEQ ID NO：461において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１８２】SEQ ID NO：462において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１８３】SEQ ID NO：463において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１８４】SEQ ID NO：464において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１８５】SEQ ID NO：465において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１８６】SEQ ID NO：466において描写されるアミノ酸配列。保存されたO-メチルトランスフェラーゼ、ファミリー2ドメインを下線で示す。
【図１８７】SEQ ID NO：467において描写されるアミノ酸配列。保存されたO-メチルトランスフェラーゼ、ファミリー2ドメインを下線で示す。
【図１８８】SEQ ID NO：468において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１８９】SEQ ID NO：469において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１９０】SEQ ID NO：470において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１９１】SEQ ID NO：471において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１９２】SEQ ID NO：472において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１９３】SEQ ID NO：473において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１９４】SEQ ID NO：474において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１９５】SEQ ID NO：475において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１９６】SEQ ID NO：476において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１９７】SEQ ID NO：477において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１９８】SEQ ID NO：478において描写されるアミノ酸配列。ファミリー2の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図１９９】SEQ ID NO：479において描写されるアミノ酸配列。ファミリー3の保存されたO-メチルトランスフェラーゼドメインを下線で示す。
【図２００】SEQ ID NO：480において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示し、ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーを太字で示す。
【図２０１】SEQ ID NO：481において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示し、ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーを太字で示す。
【図２０２】SEQ ID NO：482において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図２０３】SEQ ID NO：483において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図２０４】SEQ ID NO：484において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示し、ペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図２０５】SEQ ID NO：485において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図２０６】SEQ ID NO：486において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図２０７】SEQ ID NO：487において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図２０８】SEQ ID NO：488において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーおよびペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図２０９】SEQ ID NO：489において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。
【図２１０】SEQ ID NO：490において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。
【図２１１】SEQ ID NO：491において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。
【図２１２】SEQ ID NO：492において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。
【図２１３】SEQ ID NO：493において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。
【図２１４】SEQ ID NO：494において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。
【図２１５】SEQ ID NO：495において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示し、ペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーを太字で示す。
【図２１６】SEQ ID NO：496において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。ペルオキシダーゼ近位ヘム-リガンドシグナチャーおよびペルオキシダーゼ活性部位シグナチャーを太字で示す。
【図２１７】SEQ ID NO：497において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。
【図２１８】SEQ ID NO：498において描写されるアミノ酸配列。保存されたヘムペルオキシダーゼファミリードメインを下線で示す。
【図２１９】SEQ ID NO：499において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示し、フェニルアラニンおよびヒスチジンアンモニア-リアーゼシグナチャーを太字で示す。
【図２２０】SEQ ID NO：500において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示し、フェニルアラニンおよびヒスチジンアンモニア-リアーゼシグナチャーを太字で示す。
【図２２１】SEQ ID NO：501において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示し、フェニルアラニンおよびヒスチジンアンモニア-リアーゼシグナチャーを太字で示す。
【図２２２】SEQ ID NO：502において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示し、フェニルアラニンおよびヒスチジンアンモニア-リアーゼシグナチャーを太字で示す。
【図２２３】SEQ ID NO：503において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示す。
【図２２４】SEQ ID NO：504において描写されるアミノ酸配列。保存されたフェニルアラニン/ヒスチジンアンモニア-リアーゼファミリードメインを下線で示す。
【図２２５】SEQ ID NO：766において描写されるアミノ酸配列。保存されたAMP依存的シンテターゼおよびリガーゼファミリードメインを下線で示し、AMP結合ドメインシグナチャーを太字で示す。
【図２２６】SEQ ID NO：769において描写されるアミノ酸配列。保存されたマルチ銅オキシダーゼ、タイプ1、ファミリードメインを下線で示し、保存されたドメインを太字で示す。
【図２２７】SEQ ID NO：784によって形質転換されたユーカリCald5Hトランスジェニックfah1植物におけるリンゴ酸シナポイルのHPLC分析。
【図２２８】SEQ ID NO：785によって形質転換されたユーカリCald5Hトランスジェニックfah1植物におけるリンゴ酸シナポイルのHPLC分析。
【図２２９】pARB373-、pARB460-、および対照構築物によって形質転換されたE. グランディス植物におけるリグニン含有量のフクシマ＆ハトフィールド定量。
【図２３０】pARB373-（SEQ ID NO：763）、pARB460-（SEQ ID NO：762）、および対照構築物によって形質転換された植物の平均の高さおよびリグニン含有量。
【図２３１】pARB373-（SEQ ID NO：763）、pARB460-（SEQ ID NO：762）、および対照構築物によって形質転換された植物由来の試料のDFRC分析。
【図２３２】シリンギル形質転換テーダマツおよび対照に関するMaule染色結果。
【図２３３】熱分解分子ビーム質量分析による植物リグニン組成の分析。
【図１】
2008513030.tif 000262
【図２】
2008513030.tif 000263
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１９】
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【図２３０】
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【図２３１】
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【図２３２】
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【図２３３】
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