CN102027111A - 使植物的生物量和/或种子量增产的基因及其利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够使植物生物量大幅增产的技术。使蛋白质磷酸酶2C基因过量表达,所述蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列。
Description
技术领域
本发明涉及过量表达规定基因的植物体、以及通过过量表达规定基因来使生物量和/或种子量增产的方法、生物量和/或种子量增产了的植物体的制造方法。
背景技术
所谓生物量(biomass),一般是指在每一定面积生息或存在的生物的总量,特别在以植物为对象的情况下,意味着每单位面积的干重。生物量的单位以质量或能量来数值化。所称的生物量这一表达与“生物体量”、“生物质量”是同义语,在植物生物量的情况下还有时使用“现存量(Standingcrop)”的用语。植物生物量是使用太阳能固定大气中的二氧化碳而生成的,因而可以作为所谓碳中和的能量而被捕获。因此,增加植物的生物量具有保全地球环境、防止地球温暖化、降低温室效应气体排放的效果。因此,使植物生物量增产的技术在产业上的重要性是高的。
另一方面,植物是以获得其一部分组织本身(种子、根、叶茎等)为目的栽培的,或者是以生产油脂等各种物质为目的栽培的。例如,作为由植物产生的油脂,大豆油、胡麻油、橄榄油、椰子油、米糠油、棉籽油、向日葵油、玉米糠油、红花油、棕榈油和菜籽油等自古以来已经为人们所知,在家庭用途和/或工业用途中被广泛利用。另外,由植物产生的油脂也可以作为生物柴油燃料和/或生物塑料的原料使用,作为石油替代能源应用性正在扩大。
特别是甘蔗等能量作物是生物燃料的原料,因此期待使植物自身的总量(植物生物量)增产。在这样的现状下,为了使植物生物量增产,需要提高每单位耕地面积的生产性。这里假定每单位耕地面积的栽培个体数一定,则可判定需要提高每个个体的生物量。
然而,植物生物量被认为与多个基因相关(所谓量的性状的一种)、不能通过个别的基因导入、基因操作而有效地增产。另一方面,将多个基因以所需的状态导入植物是非常困难的,另外,即使能够导入,存在并不能确实地获得所需的性状这样的问题。
作为使植物生物量增产的技术,已知例如专利文献1~7所公开那样的各种基因导入技术。然而,任一种技术中生物量增产效果也不能说充分。
专利文献1:特表2001-505410号
专利文献2:特表2001-519659号
专利文献3:特表2007-530063号
专利文献4:特开2005-130770号
专利文献5:特表2000-515020号
专利文献6:特表平9-503389号
专利文献7:特开2005-52114号
发明内容
发明要解决的问题
因此,鉴于如上所述的现状,本发明的目的是探索具有大幅提高植物生物量的新的功能的基因,提供使植物生物量大幅增产的技术。
用于解决问题的方法
为了实现上述目的,本发明者们进行了深入研究,结果发现了通过使编码具有特征共有序列的蛋白质磷酸酶2C的基因过量表达可以大幅提高植物生物量这样的新见解,从而完成了本发明。
即,本发明所涉及的植物体是过量表达编码蛋白质磷酸酶2C的基因的植物体,所述蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列。
另外,本发明所涉及的使生物量增产的方法是使编码蛋白质磷酸酶2C的基因过量表达的方法,所述蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列。
此外,本发明所涉及的植物体的制造方法是包括以下工序的方法:准备过量表达编码蛋白质磷酸酶2C的基因的转化植物的工序,所述蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列;测定上述转化植物的后代植物的生物量,筛选该生物量显著提高的系统的工序。
在本发明中,上述编码蛋白质磷酸酶2C的基因可以是选自At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270中的至少1种基因或与该基因在功能上等同的基因。
在本发明中,上述编码蛋白质磷酸酶2C的基因优选是编码以下(a)~(c)的任一蛋白质的基因:
(a)含有选自序列号5、7、36、42和48中的1个氨基酸序列的蛋白质;
(b)含有在选自序列号5、7、36、42和48中的1个氨基酸序列中缺失、替换、添加或插入了1个或多个氨基酸而得的氨基酸序列,并具有蛋白质磷酸酶2C活性的蛋白质;
(c)由与含有选自序列号4、6、35、41和47中的1个碱基序列的互补碱基序列的多核苷酸在严格条件下杂交的多核苷酸编码,并具有蛋白质磷酸酶2C活性的蛋白质。
另外,在本发明中,上述在功能上等同的基因可以列举来源于除拟南芥以外的生物的蛋白质磷酸酶2C基因。作为除拟南芥以外的生物,可列举选自稻(Oryza sativa)、黑三叶杨(Populus trichocarpa)、欧洲葡萄(Vitisvinifera)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、小立碗藓(Physcomitrella patens)、冰叶日中花(Mesembryanthemumcrystallinum)、莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)、玉米(Zea mays)、油菜(Brassica rapa)、番茄(Solanum lycopersicum)、多斑沟酸浆(Mimulusguttatus)、单细胞红藻类的原始红藻(Cyanidioschyzon merolae)中的一种。
本发明中的对象植物可列举双子叶植物,例如十字花科植物,在十字花科植物中可列举拟南芥和/或油菜。另一方面,本发明中的对象植物可列举单子叶植物,例如禾本科植物,在禾本科植物中可列举稻和/或甘蔗。
发明的效果
本发明所涉及的植物体与野生型相比生物量和/或种子量显著提高。另外,本发明所涉及的使生物量和/或种子量增产的方法使得与对象植物的野生型相比可以使生物量和/或种子量大幅增产。此外,本发明所涉及的植物体的制造方法与野生型相比可以制造生物量和/或种子量大幅提高的植物体。因此,通过应用本发明,例如,可以实现在以植物自身为生产物时提高生产性,从而实现低成本化。另外,通过应用本发明,例如,可以实现在以种子自身为生产物时提高生产性、和/或在以种子所含成分为生产物时提高生产性,从而实现低成本化。
本说明书包含作为本申请的优先权基础的日本专利申请2008-066460号的说明书和/或附图所记载的内容。
附图说明
图1是显示对于由At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270所编码的氨基酸序列使用CLUSTAL W(1.83)多重序列比对程序进行比对分析的结果的特性图。
图2是显示对于由At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7所编码的氨基酸序列,使用CLUSTALW(1.83)多重序列比对程序进行比对分析的结果的特性图。
图3是野生型和导入了包含PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转化植物体的地上部分的拍摄照片。
图4是显示野生型和导入了包含PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转化植物体的地上部的生物量的测定结果的特性图。野生型测定12个体的平均值,转化植物体测定5个体的平均值。
图5是显示野生型和导入了包含PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转化植物体的种子量的测定结果的特性图。野生型测定12个体的平均值,转化植物体测定5个体的平均值。
图6是导入了在pBI-sGFP-R4R3中连接有3个pST-Blue1载体的多克隆位点的植物表达用载体的对象植物和导入了PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(At3g05640)的编码区的转化植物稻的地上部分的拍摄照片。
图7是未进行基因导入的对象稻和导入了来源于稻的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(Os05g0358500)的编码区的转化稻的地上部分的拍摄照片。
图8是野生型和导入了包含PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At5g27930)的ORF的片段的转化植物体的地上部分的拍摄照片。
图9是野生型和导入了包含PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At5g27930)的ORF的片段的转化植物体的地上部分的拍摄照片。
图10是野生型和导入了包含PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g02750)的ORF的片段的转化植物体的地上部分的拍摄照片。
图11是野生型和导入了包含PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g16800)的ORF的片段的转化植物体的地上部分的拍摄照片。
图12是野生型和导入了来源于稻的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(Os05g0358500)的编码区的转化植物体的地上部分的拍摄照片。
具体实施方式
以下,详细说明本发明。
本发明所涉及的植物体是过量表达编码具有特征共有序列的蛋白质磷酸酶2C的基因的植物体,其与野生型相比,生物量显著提高。作为本发明所涉及的植物体,既可以是在整个植物组织中过量表达上述蛋白质磷酸酶2C基因的植物体,也可以是在植物组织的至少一部分中过量表达上述蛋白质磷酸酶2C基因的植物体。这里所谓植物组织,是包括叶、茎、种子、根和花等植物器官的含义。
这里,所谓过量表达,是指导入植物体中的上述蛋白质磷酸酶2C基因被转录,能够作为转录产物确认的表达量。
蛋白质磷酸酶2C基因
在植物体内过量表达的蛋白质磷酸酶2C基因编码蛋白质磷酸酶2C,该蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列。此外,参考文献(TRENDS in Plant Science Vol.9No.5,2004年5月,第236-243页)的第237页所列举的图1.拓扑进化树(topographic cladogram)中,被分类为组E的基因群,是编码蛋白质磷酸酶2C的基因,所述蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列。此外,根据参考文献,在拟南芥中,预测了76个蛋白质磷酸酶2C基因,对于这些基因,使用T-Coffee软件(参考文献;Notredame,C.等人,2000T-Coffee:a novel method for fastand accurate multiple sequence alignment.J.Mol.Biol.302,205-247)制成了系统树,其结果作为参考文献的图1而被公开。在该系统树中,被分类为组E的蛋白质磷酸酶2C基因编码蛋白质磷酸酶2C,该蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列。包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列在上述分类中的组E中是特征序列,是作为与其他组的明确区别基准的序列。
在上述分类中的组E 中,包含以来源于拟南芥的At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270特定的蛋白质磷酸酶2C基因。对于由这些来源于拟南芥的蛋白质磷酸酶2C基因At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270所编码的氨基酸序列,将使用CLUSTAL W(1.83)多重序列比对程序(可在国立遗传学研究所的DDBJ使用(http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/top-j.html))进行比对分析的结果示于图1(所用的氨基酸序列替换矩阵使用默认值的BLOSUM矩阵)。如图1所示,判定这些被分类为组E的蛋白质磷酸酶2C基因在标记为I~III的区域具有特征共有序列。可以通过将这些标记为I~III的区域与后述的来源于稻的蛋白质磷酸酶2C基因一起进行比对分析,来定义包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列。
其中,在序列号1所示的氨基酸序列中,标记为Xaa的氨基酸残基是任意氨基酸,不限于任何氨基酸。但是,序列号1所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第1位的氨基酸残基优选是亮氨酸(三字母标记:Leu、单字母标记:L,下同)或苯丙氨酸(Phe、F)。序列号1所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第4位的氨基酸残基优选是缬氨酸(Val、V)、异亮氨酸(Ile、I)或甲硫氨酸(Met、M)。序列号1所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第16位的氨基酸残基优选是丝氨酸(Ser、S)或丙氨酸(Ala、A)。序列号1所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第17位的氨基酸残基优选是赖氨酸(Lys、K)、精氨酸(Arg、R)、谷氨酰胺(Gln、Q)或天冬酰胺(Asn、N)。即,作为包含序列号1所示的氨基酸序列的共有序列,更具体地优选是(L/F)XG(V/I/M)FDGHGXXGXXX(S/A)(K/R/Q/N)XV。在该氨基酸序列中,括号内的多个氨基酸表示在该位置可取的氨基酸残基的变异。另外,在下述氨基酸序列中,X表示在该位置可以取任意氨基酸残基。
另外,该共有序列还可以是在图1中的区域I的N末端一侧含有3个氨基酸酸基:(D/E/N)XX的序列。
其中,在序列号2所示的氨基酸序列中,标记为Xaa的氨基酸残基是任意氨基酸,不限于任何氨基酸。但是,序列号2所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第5位的氨基酸残基优选是甘氨酸(Gly、G)、丙氨酸(Ala、A)或丝氨酸(Ser、S)。序列号2所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第6位的氨基酸残基优选是缬氨酸(Val、V)、亮氨酸(Leu、L)或异亮氨酸(Ile、I)。序列号2所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第9位的氨基酸残基优选是异亮氨酸(Ile、I)、缬氨酸(Val、V)、苯丙氨酸(Phe、F)、甲硫氨酸(Met、M)或亮氨酸(Leu、L)。序列号2所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第12位的氨基酸残基优选是甘氨酸(Gly、G)或丙氨酸(Ala、A)。序列号2所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第15位的氨基酸残基优选是亮氨酸(Leu、L)、缬氨酸(Val、V)或异亮氨酸(Ile、I)。序列号2所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第17位的氨基酸残基优选是异亮氨酸(Ile、I)、缬氨酸(Val、V)或甲硫氨酸(Met、M)。序列号2所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第18位的氨基酸残基优选是甘氨酸(Gly、G)或丙氨酸(Ala、A)。序列号2所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第22位的氨基酸残基优选是天冬氨酸(Asp、D)或组氨酸(His、H)。序列号2所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第26位的氨基酸残基优选是缬氨酸(Val、V)或异亮氨酸(Ile、I)。序列号2所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第27位的氨基酸残基优选是亮氨酸(Leu、L)、甲硫氨酸(Met、M)或异亮氨酸(Ile、I)。即,作为包含序列号2所示的氨基酸序列的共有序列,更具体地优选是SGXT(G/A/S)(V/L/I)XX(I/V/F/M/L)XX(G/A)XX(L/V/I)X(I/V/M)(A/G)NXG(D/H)SRA(V/I)(L/M/I)。在该氨基酸序列中,括号内的多个氨基酸表示在该位置可取的氨基酸残基的变异。另外,在下述氨基酸序列中,X表示在该位置可以取任意氨基酸残基。
其中,在序列号3所示的氨基酸序列中,标记为Xaa的氨基酸残基是任意氨基酸,不限于任何氨基酸。但是,序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第4位的氨基酸残基优选是甲硫氨酸(Met、M)、缬氨酸(Val、V)或苯丙氨酸(Phe、F)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第5位的氨基酸残基优选是丝氨酸(Ser、S)、丙氨酸(Ala、A)或苏氨酸(Thr、T)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第7位的氨基酸残基优选是丙氨酸(Ala、A)或丝氨酸(Ser、S)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第8位的氨基酸残基优选是苯丙氨酸(Phe、F)、异亮氨酸(Ile、I)或缬氨酸(Val、V)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第14位的氨基酸残基优选是赖氨酸(Lys、K)或谷氨酸(Glu、E)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第18位的氨基酸残基优选是缬氨酸(Val、V)或亮氨酸(Leu、L)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第19位的氨基酸残基优选是异亮氨酸(Ile、I)或缬氨酸(Val、V)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第23位的氨基酸残基优选是谷氨酸(Glu、E)、谷氨酰胺(Gln、Q)或天冬氨酸(Asp、D)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第24位的氨基酸残基优选是异亮氨酸(Ile、I)、缬氨酸(Val、V)或苯丙氨酸(Phe、F)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第29位的氨基酸残基优选是异亮氨酸(Ile、I)、亮氨酸(Leu、L)或缬氨酸(Val、V)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第30位的氨基酸残基优选是丝氨酸(Ser、S)、苏氨酸(Thr、T)或天冬酰胺(Asn、N)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第33位的氨基酸残基优选是天冬氨酸(Asp、D)、天冬酰胺(Asn、N)或组氨酸(His、H)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第35位的氨基酸残基优选是苯丙氨酸(Phe、F)或酪氨酸(Tyr、Y)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第36位的氨基酸残基优选是亮氨酸(Leu、L)、异亮氨酸(Ile、I)、缬氨酸(Val、V)、苯丙氨酸(Phe、F)或甲硫氨酸(Met、M)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第37位的氨基酸残基优选是缬氨酸(Val、V)、亮氨酸(Leu、L)或异亮氨酸(Ile、I)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第38位的氨基酸残基优选是亮氨酸(Leu、L)或缬氨酸(Val、V)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第40位的氨基酸残基优选是苏氨酸(Thr、T)或丝氨酸(Ser、S)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第43位的氨基酸残基优选是缬氨酸(Val、V)、异亮氨酸(Ile、I)或甲硫氨酸(Met、M)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第44位的氨基酸残基优选是色氨酸(Trp、W)或苯丙氨酸(Phe、F)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第45位的氨基酸残基优选是天冬氨酸(Asp、D)或谷氨酸(Glu、E)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第47位的氨基酸残基优选是亮氨酸(Leu、L)、异亮氨酸(Ile、I)或甲硫氨酸(Met、M)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第48位的氨基酸残基优选是丝氨酸(Ser、S)、苏氨酸(Thr、T)或脯氨酸(Pro、P)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第49位的氨基酸残基优选是天冬酰胺(Asn、N)或丝氨酸(Ser、S)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第52位的氨基酸残基优选是缬氨酸(Val、V)或丙氨酸(Ala、A)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第55位的氨基酸残基优选是亮氨酸(Leu、L)、缬氨酸(Val、V)、异亮氨酸(Ile、I)或甲硫氨酸(Met、M)。序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第56位的氨基酸残基优选是异亮氨酸(Ile、I)或缬氨酸(Val、V)。即,作为包含序列号3所示的氨基酸序列的共有序列,更具体地优选是GXA(M/V/F)(S/A/T)R(A/S)(F/I/V)GDXXX(K/E)XXG(V/L)(I/V)XXP(E/Q/D)(I/V/F)XXXX(I/L/V)(T/S)XX(D/N/H)X(F/Y)(L/I/V/F)(V/L/I)(L/V)A(T/S)DG(V/I/M)(W/F)(D/E)X(L/I/M)(S/T/P)(N/S)XX(V/A)XX(L/V/I/M)(I/V)。在该氨基酸序列中,括号内的多个氨基酸表示在该位置可取的氨基酸残基的变异。另外,在下述氨基酸序列中,X表示在该位置可以取任意氨基酸残基。
其中,序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第20位的氨基酸残基更优选是丙氨酸(Ala、A)、丝氨酸(Ser、S)或半胱氨酸(Cys、C)。另外,序列号3所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第50位的氨基酸残基更优选是天冬氨酸(Asp、D)、谷氨酸(Glu、E)、赖氨酸(Lys、K)、谷氨酰胺(Gln、Q)或天冬酰胺(Asn、N)。
在规定位置可取的氨基酸残基的变异是基于以下原因。正如在参考文献(1)(《マツキ一生化学》第3版第5章氨基酸·ペプチド·蛋白质5.1氨基酸、主编:市川厚、主译:福冈伸一、出版人:曾根良介、出版社:(株)化学同人、ISBN4-7598-0944-9)中也已记载的那样,人们已公知氨基酸可以按照具有同样性质(化学性质和/或物理大小)的侧链来分类。另外,还公知在保持蛋白质活性的状态下,被分类于规定组的氨基酸残基之间在分子进化上的替换高频率低发生。基于这种想法,参考文献(2):Henikoff S.,Henikoff J.G.,Amino-acid substitution matrices from protein blocks,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89,10915-10919(1992)中的图2中提出了氨基酸残基的替换突变的得分矩阵(BLOSUM),并被广泛使用。在参考文献(2)中,侧链的化学性质相似的氨基酸彼此的替换是基于给蛋白质整体带来的结构和/或功能变化较少这样的见解进行的。根据上述参考文献(1)和(2),在多重比对中考虑的氨基酸的侧链的组可以以化学性质和/或物理大小等指标为基础来考虑。这可表示为在参考文献(2)所公开的得分矩阵(BLOSUM)中,具有得分为0以上的值的氨基酸的组、优选为具有1以上的值的氨基酸的组。作为代表性的组,可列举下述8个。至于其他细致的分组,只要是如图l中彼此值为0以上的氨基酸组即可,优选彼此值为1以上的氨基酸组,更优选彼此值为2以上的氨基酸组。
1)脂肪族疏水性氨基酸组(ILMV组)
该组是上述参考文献(1)所示的中性非极性氨基酸中具有脂肪属性的疏水性侧链的氨基酸的组,包括V(Val、缬氨酸)、L(Leu、亮氨酸)、I(Ile、异亮氨酸)和M(Met、蛋氨酸)。参考文献(1)中被分类为中性非极性氨基酸的氨基酸中,FGACWP由于以下原因而不包含在该“脂肪族疏水性氨基酸组”中。G(Gly、甘氨酸)、A(Ala、丙氨酸)是因为由于大小为甲基以下而非极性效应弱的原因。C(Cys、半胱氨酸)是因为有时S-S键发挥重要作用、且有时具有与氧原子和/或氮原子形成氢键的特性的原因。F(Phe、苯丙氨酸)和W(Trp、色氨酸)是因为侧链具有特别大的分子量,且芳香族效应强的缘故。而P(Pro、脯氨酸)是因为亚氨基酸效应强、会固定多肽主链的角度的缘故。
2)具有羟基亚甲基的氨基酸组(ST组)
该组是中性极性氨基酸中的侧链具有羟基亚甲基的氨基酸的组,包括S(Ser、丝氨酸)和T(Thr、苏氨酸)。存在于S和T侧链的羟基是糖的结合部位,因此很多情况下是使某些多肽(蛋白质)具有特定活性的重要部位。
3)酸性氨基酸(DE组)
该组是侧链具有酸性羧基的氨基酸的组,包括D(Asp、天冬氨酸)和E(Glu、谷氨酸)。
4)碱性氨基酸(KR组)
该组是碱性氨基酸的组,包括K(Lys、赖氨酸)和R(Arg、精氨酸)。该K和R具有在较宽的pH范围内带正电且显碱性的性质。另一方面,被分类为碱性氨基酸的H(His、组氨酸)在pH7时几乎不离子化,因此不将其分类至该类组。
5)亚甲基=极性基团(DHN组)
该组全部具有α位碳原子上作为侧链结合了亚甲基、且该亚甲基前端具有极性基团这样的特征。包括具有与作为非极性基团的亚甲基的物理大小极其相近的特征的N(Asn、天冬酰胺、极性基团为酰胺基)、D(Asp、天冬氨酸、极性基团为羧基)和H(His、组氨酸、极性基团为咪唑基)。
6)二亚甲基=极性基团(EKQR组)
该组全部具有α位碳原子上作为侧链结合了二亚甲基以上的直链烃、且该直链烃前端具有极性基团这样的特征。包括具有与作为非极性基团的二亚甲基的物理大小极其相近的特征的E(Glu、谷氨酸、极性基团为羧基)、K(Lys、赖氨酸、极性基团为氨基)、Q(Gln、谷氨酰胺、极性基团为酰胺基)和R(Arg、精氨酸、极性基团为亚氨基和氨基)。
7)芳香族(FYW组)
该组是侧链具有苯核的芳香族氨基酸的组,以芳香族特有的化学性质为特征。包括F(Phe、苯丙氨酸)、Y(Tyr、酪氨酸)和W(Trp、色氨酸)。
8)环状和极性(HY组)
该组是侧链具有环状结构同时具有极性的氨基酸的组,包括H(His、组氨酸、环状结构和极性基团均为咪唑基)、Y(Tyr、酪氨酸、环状结构为苯核,极性基团为羟基)。
如上,判定在序列号1~3所示规定氨基酸序列中,表示为Xaa的氨基酸残基可以是任意氨基酸,表示为Xaa的氨基酸残基也可以在上述1)~8)的组内进行氨基酸替换。即,在本发明中,在植物体内过量表达的蛋白质磷酸酶2C基因可以是来自任何植物的蛋白质磷酸酶2C基因,只要该蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列即可。
更具体地说,作为拟南芥中的编码从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列的蛋白质磷酸酶2C的基因,可列举At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270,在本发明中使选自这些基因群中的至少1种基因过量表达。其中,在本发明中,优选使选自At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7中的至少1种基因过量表达。特别是在本发明中,更优选使选自At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7中的至少1种基因过量表达,最优选使以At3g05640特定的基因过量表达。
此外,对于由At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7所编码的氨基酸序列,将使用CLUSTAL W(1.83)多重序列比对程序(可以在国立遗传学研究所的DDBJ使用(http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/top-j.html))进行比对分析的结果示于图2(所用的氨基酸序列替换矩阵使用默认值的BLOSUM矩阵)。
即,图2显示了由At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7所编码的蛋白质磷酸酶2C中的3个共有序列。通过将图2中标记为I~III的区域与后述的来源于稻的蛋白质磷酸酶2C基因的直系同源基因(orthologue)一起进行比对分析,上述包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列可以分别说成是包含序列号53~55所示的氨基酸序列的3个共有序列。
序列号53所示的共有序列更具体来说是(L/F)CG(V/I/M)FDGHGXXGXX(V/I)(S/A)(K/R)XV。序列号54所示的共有序列更具体来说是SGXT(G/A/S)(V/L)XX(I/V/F/L)XX(G/A)XX(L/V/I)X(I/V/M)(A/G)NXG(D/H)SRA(V/I)(L/M/I)。序列号55所示的共有序列更具体来说是GLA(M/V)(S/A)R(A/S)(F/L)GDXX(L/I/V)KX(Y/F/H)G(V/L)(I/V)XXP(E/Q/D)(I/V/F)XXXX(I/L/V)(T/S)XXDX(F/Y)(L/I/V/M)(V/L/I)LA(T/S)DG(V/I/M)WDX(L/I/M/V)(S/T)NX(E/D)(V/A)XX(L/V/I)(I/V)。
此外,在这些氨基酸序列中,括号内的多个氨基酸表示该位置可取的氨基酸残基的变异。另外,在这些氨基酸序列中,X表示该位置可以取任意氨基酸残基。
其中,序列号54所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第9位的氨基酸残基更优选是异亮氨酸(Ile、I)、缬氨酸(Val、V)或苯丙氨酸(Phe、F)。另外,序列号54所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第11位的氨基酸残基更优选是谷氨酰胺(Gln、Q)或组氨酸(His、H)。此外序列号54所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第13位的氨基酸残基更优选是赖氨酸(Lys、K)、谷氨酸(Glu、E)、丝氨酸(Ser、S)、谷氨酰胺(Gln、Q)、天冬氨酸(Asp、D)或天冬酰胺(Asn、N)。
其中,序列号55所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第7位的氨基酸残基更优选是丙氨酸(Ala、A)。而且,序列号55所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第8位的氨基酸残基优选是苯丙氨酸(Phe、F)。另外,序列号55所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第11位的氨基酸残基更优选是苯丙氨酸(Phe、F)或酪氨酸(Tyr、Y)。而且,序列号55所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第13位的氨基酸残基更优选是亮氨酸(Leu、L)或异亮氨酸(Ile、I)。而且,序列号55所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第15位的氨基酸残基更优选是天冬氨酸(Asp、D)、丝氨酸(Ser、S)或谷氨酸(Glu、E)。而且,序列号55所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第20位的氨基酸残基更优选是丝氨酸(Ser、S)、丙氨酸(Ala、A)或半胱氨酸(Cys、C)。而且,序列号55所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第27位的氨基酸残基更优选是组氨酸(His、H)或精氨酸(Arg、R)。而且,序列号55所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第34位的氨基酸残基更优选是谷氨酰胺(Gln、Q)、谷氨酸(Glu、E)或组氨酸(His、H)。而且,序列号55所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第36位的氨基酸残基更优选是亮氨酸(Leu、L)、异亮氨酸(Ile、I)或缬氨酸(Val、V)。而且,序列号55所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第47位的氨基酸残基更优选是亮氨酸(Leu、L)、异亮氨酸(Ile、I)或缬氨酸(Val、V)。而且,序列号55所示的氨基酸序列中从N末端一侧起第50位的氨基酸残基更优选是赖氨酸(Lys、K)、谷氨酸(Glu、E)、谷氨酰胺(Gln、Q)、天冬氨酸(Asp、D)或天冬酰胺(Asn、N)。
作为一例,将以At3g05640特定的基因中的编码区的碱基序列示于序列号4,将由以At3g05640特定的基因所编码的蛋白质磷酸酶2C的氨基酸序列示于序列号5。另外,将以At5g27930特定的基因中的编码区的碱基序列示于序列号35,将由以At5g27930特定的基因所编码的蛋白质磷酸酶2C的氨基酸序列示于序列号36。另外,将以At3g02750特定的基因中的编码区的碱基序列示于序列号41,将由以At3g02750特定的基因所编码的蛋白质磷酸酶2C的氨基酸序列示于序列号42。此外,将以At3g16800特定的基因中的编码区的碱基序列示于序列号47,将由以At3g16800特定的基因所编码的蛋白质磷酸酶2C的氨基酸序列示于序列号48。
另外,在本发明中,还可以使与上述列举的基因在功能上等同的基因过量表达。这里所谓在功能上等同的基因,是包括例如来自除拟南芥以外的生物、且编码蛋白质磷酸酶2C的基因的含义,所述蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列(优选为包含序列号53~55所示的氨基酸序列的3个共有序列,下同)。另外,所谓在功能上等同的基因,是指编码具有蛋白质磷酸酶2C活性的蛋白质的基因。所谓蛋白质磷酸酶2C活性,是指Mg2+或Mn2+依赖型的丝氨酸/苏氨酸磷酸酶(Ser/Thr磷酸酶)活性。因此,对于某基因是否编码具有蛋白质磷酸酶2C活性的蛋白质,只要研究该基因的产物在Mg2+或Mn2+存在下是否具有丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性即可。测定丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性的方法,可以应用现有公知的方法。例如,可以使用市售的活性测定试剂盒ProFluor(注册商标)Ser/Thr Phosphatase Assay(Promega社制)。
这里,作为除拟南芥以外的生物,没有任何限制,例如可列举稻。即,作为在功能上等同的基因,可列举稻中的Os05g0358500基因。将Os05g0358500基因的编码区的碱基序列示于序列号6,将由该基因所编码的蛋白质的氨基酸序列示于序列号7。另外,作为来源于稻的上述在功能上等同的基因,可列举Os11g0109000(碱基序列和氨基酸序列示于序列号8和9)、Os12g0108600(碱基序列和氨基酸序列示于序列号10和11)、Os02g0471500(碱基序列和氨基酸序列示于序列号12和13)、Os04g0321800(碱基序列和氨基酸序列示于序列号14和15)、Os11g0417400(碱基序列和氨基酸序列示于序列号16和17)、Os07g0566200(碱基序列和氨基酸序列示于序列号18和19)、Os08g0500300(碱基序列和氨基酸序列示于序列号20和21)、Os02g0224100(碱基序列和氨基酸序列示于序列号22和23)和Os02g0281000(碱基序列和氨基酸序列示于序列号56和57)。
此外,作为来源于除拟南芥和稻以外的植物的上述在功能上等同的基因,可列举来自黑三叶杨(Populus trichocarpa)的基因(UniProt数据库登录号A9P973、A9PFS0和A9P7U4)、来源于欧洲葡萄(Vitis vinifera)的基因(UniProt数据库登录号A7PRZ8、A7Q8H4、A7PV59、A5C3B0、A5BF43、A7QFG6、A7P4H7、A5C0C9、A5AP53、A7QQF9和A5BDP5)、来源于蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)的基因(UniProt数据库登录号Q2HW33和Q4L0F8)、来源于紫花苜蓿(Medicago sativa)的基因(GenBank数据库登录号AY651248)、来源于小立碗藓(Physcomitrella patens)的基因(UniProt数据库登录号A9SE70、A9SE69和A9RFU1)、来源于冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)的基因(UniProt数据库登录号2511453C)、来源于莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的基因(UniProt数据库登录号A8HQG8)、来源于玉米(Zea mays)的基因(GenBank数据库登录号BT024031、BT017414和BT024134)、来源于油菜(Brassica rapa)的基因(GenBank数据库登录号AC189312和AC189579)、来源于番茄(Solanumlycopersicum)的基因(GenBank数据库登录号AP009550、AP009302和AP009278)、来源于多斑沟酸浆(Mimulus guttatus)的基因(GenBank数据库登录号AC182571)、来源于单细胞红藻类的原始红藻(Cyanidioschyzon merolae)的基因(GenBank数据库登录号AP006489)。
以它们为代表的除拟南芥以外的植物中的、编码从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列的编码蛋白质磷酸酶2C的基因,可以基于上述列举的来源于拟南芥的蛋白质磷酸酶2C基因的碱基序列和/或蛋白质磷酸酶2C的氨基酸序列,从GenBank等公知的数据库中容易地检索、鉴定。
此外,作为在本发明中过量表达的蛋白质磷酸酶2C基因,不限于包含如上所述的序列号4~23、35、36、41、42、47和48所示的碱基序列和氨基酸序列的蛋白质磷酸酶2C基因。即,作为蛋白质磷酸酶2C基因,可以是包含序列号4~23的奇数号所示氨基酸序列中或在序列号36、42或48所示的氨基酸序列中缺失、替换、添加或插入了1或多个氨基酸序列氨基酸序列,且具有蛋白质磷酸酶2C活性。这里,作为多个氨基酸,例如,表示1~20个、优选为1~10个、更优选为1~7个、进一步优选为1个~5个、特别优选为为1个~3个。此外,氨基酸的缺失、替换或添加可以按照该技术领域公知的方法通过改变编码上述蛋白质磷酸酶2C的基因的碱基序列来进行。为了在碱基序列中引入突变,可以通过Kunkel法或Gappedduplex法(缺口双链体法)等公知方法或依据这些公知方法的方法来进行,例如,使用利用了定点诱变法的突变引入用试剂盒(例如Mutant-K和/或Mutant-G(均为商品名,TAKARA Bio社制))等,或使用LA PCR in vitroMutagenesis系列试剂盒(商品名,TAKARA Bio社制)引入突变。另外,作为突变引入方法,还可以是使用以EMS(甲磺酸乙酯)、5-溴尿嘧啶、2-氨基嘌呤、羟胺、N-甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍、其他致癌性化合物为代表的化学诱变剂的方法,还可以是利用以X射线、α射线、β射线、γ射线、离子束为代表的放射线处理和/或紫外线处理的方法。
另外,作为过量表达的蛋白质磷酸酶2C基因,可以是包含序列号4~23所示碱基序列和氨基酸序列的蛋白质磷酸酶2C基因的同源基因。这里,所谓同源基因,一般是指由共有的祖先基因进化分枝的基因,其含义包括2种类物种的同源基因(直系同源基因(ortholog))和同一物种内由重复分枝产生的同源基因(种内同源基因(paralog))。换言之,上述“在功能上等同的基因”的含义包括直系同源基因和/或种类同源基因等同源基因。但上述“在功能上等同的基因”还包括不由共有基因进化、而仅仅具有类似的功能的基因。
作为与包含序列号4~23、35、36、41、42、47和48所示碱基序列和氨基酸序列的蛋白质磷酸酶2C基因类似的基因,可列举编码下述蛋白质的基因:具有与这些氨基酸序列的相似性(Similarity)例如为70%以上、优选为80%以上、更优选为90%以上、最优选为95%以上的氨基酸序列,从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列,且具有蛋白质磷酸酶2C活性。这里,相似性的值是指使用安装了BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)程序的计算机程序和存储了基因序列信息的数据库、以默认设定求得的值。
另外,与包含序列号4~23、35、36、41、42、47和48所示碱基序列和氨基酸序列的蛋白质磷酸酶2C基因类似的基因在植物基因组信息不清楚的情况下,从对象植物提取基因组或者构建对象植物的cDNA文库,通过分离与包含序列号4~23中的偶数号所示碱基序列或序列号35、41或47所示碱基序列的蛋白质磷酸酶2C基因的至少一部分在严格条件下杂交的基因组区域或cDNA来进行鉴定。这里,严格条件是指形成所谓特异性的杂交体、不形成非特异性的杂交体的条件。例如,可列举在45℃、6×SSC(氯化钠/柠檬酸钠)下进行杂交、然后在50~65℃、0.2~1×SSC、0.1%SDS下进行洗涤,或者作为这样的条件,可列举在65~70℃、1×SSC下进行杂交、然后在65~70℃、0.3×SSC下进行洗涤。杂交可以按照J.Sambrook等人,Molecular Cloning,A Laboratory Manual,2nd Ed.(分子克隆实验指南第二版),Cold Spring Harbor Laboratory(1989)所记载的方法等现有公知的方法来进行。
本发明所涉及的植物体通过过量表达如上所述的从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列的蛋白质磷酸酶2C基因,从而使生物量和/或种子量比野生型显著提高。作为使蛋白质磷酸酶2C基因过量表达的方法,可列举:改变对象植物体中的内源性蛋白质磷酸酶2C基因的启动子的方法;导入配置了能够过量表达的启动子控制下的外源性蛋白质磷酸酶2C基因的表达载体的方法;或将这两种方法同时进行的方法。
作为一例,优选在对象植物中导入配置了能够过量表达的启动子控制下的上述蛋白质磷酸酶2C基因的表达载体的方法。
表达载体
表达载体构建成包含能够过量表达的启动子和上述蛋白质磷酸酶2C基因那样。作为表达载体的母体的载体,可以使用现有公知的各种载体。例如,可使用质粒、噬菌体、或粘粒等,可以根据所导入的植物细胞和/或导入方法不同来适当选择。具体地说,可列举例如,pBR322、pBR325、pUC19、pUC119、pBluescript、pBluescriptSK、pBI系列载体等。特别是在向植物体导入载体的方法是使用农杆菌的方法的情况下,优选使用pBI系列的双元载体。作为pBI系列的双元载体,具体地说,可列举例如,pBIG、pBIN19、pBI101、pBI121、pBI221等。
启动子只要是能够在植物体内过量表达蛋白质磷酸酶2C基因的启动子即可,不特别限制,优选使用公知的启动子。作为该启动子,可列举例如,花椰菜花叶病毒35S启动子(CaMV35S)、各种肌动蛋白基因启动子、各种遍在蛋白基因启动子、胭脂碱合成酶基因的启动子、烟草的PR1a基因启动子、番茄的核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶小亚基基因启动子、油菜籽蛋白基因启动子、油质蛋白基因启动子等。其中,更优选使用花椰菜花叶病毒35S启动子、肌动蛋白基因启动子或遍在蛋白基因启动子。如果使用上述各启动子,则能够在导入植物细胞内时使任意的基因增强表达。
另外,作为启动子,可以使用具有使目标基因在植物中部位特异性地过量表达的功能的启动子。作为这样的启动子,可以使用现有公知的任何启动子。通过使用这样的启动子,使上述蛋白质磷酸酶2C基因部位特异性地过量表达,可以使过量表达的植物器官比野生型增大。
此外,表达载体中除了启动子和上述蛋白质磷酸酶2C基因之外,还可以含有其他DNA片段。对该其他DNA片段不特别限制,可列举终止子、选择性标记、增强子、用于提高翻译效率的碱基序列等。另外,上述重组表达载体还可以具有T-DNA区域。T-DNA区域特别是在使用农杆菌将上述重组表达载体导入植物体中的情形下可以提高基因导入的效率。
转录终止子只要具有作为转录终止部位的功能即可,不特别限定,可以是公知的终止子。例如,具体来说,优选使用胭脂碱合成酶基因的转录终止区(Nos终止子)、花椰菜花叶病毒35S的转录终止区(CaMV35S终止子)等。其中更优选使用Nos终止子。在上述重组载体中,可以通过将转录终止子配置在适当的位置,从而在导入植物细胞之后防止不必要地合成长转录物、强启动子使质粒的拷贝数减少等现象发生。
作为转化体选择性标记,例如,可以使用抗药性基因。作为所述抗药性基因的具体例子,可列举例如,针对潮霉素、博来霉素、卡那霉素、庆大霉素、氯霉素等的抗药性基因。由此,通过选择在含有上述抗生素的培养基中生长的植物体,可以容易地筛选转化的植物体。
作为用于提高翻译效率的碱基序列,可列举例如,烟草花叶病毒来源的omega序列。通过使该omega序列配置在启动子的非翻译区(5’UTR),可以提高上述融合基因的翻译效率。这样,根据其目标,上述重组表达载体可以含有各种DNA片段。
对于重组表达载体的构建方法,不特别限定,只要在适当选择的作为母体的载体中,以规定的顺序导入上述启动子、上述蛋白质磷酸酶2C基因、和转录抑制转换多核苷酸、以及根据需要的上述其他DNA片段即可。例如,将上述蛋白质磷酸酶2C基因与启动子(根据需要的转录终止子等)连接来构建表达盒,将其导入载体即可。在表达盒的构建中,例如,可以通过预先使各DNA片段的切割部位形成彼此互补的突出末端,然后用连接酶使其反应,从而规定该DNA片段的顺序。此外,在表达盒包含终止子的情况下,从上游开始依次为启动子、上述蛋白质磷酸酶2C基因、终止子即可。另外,对于用于构建重组表达载体的试剂种类、即限制性酶和/或连接酶等的种类不特别限定,适当选择使用市售的试剂即可。
另外,对上述重组表达载体的增殖方法(生产方法)也不特别限定,可以使用现有公知的方法。一般以大肠杆菌为宿主使其在该大肠杆菌内增殖即可。这时,可以根据载体的种类来选择优选的大肠杆菌的种类。
转化
上述表达载体可通过一般的转化方法导入对象植物内。对将表达载体导入植物细胞的方法(转化方法)不特别限制,可以根据植物细胞而使用适当的现有公知的方法。具体地说,例如,可以使用利用农杆菌的方法和/或直接导入植物细胞的方法。作为利用农杆菌的方法,例如,可以使用Bechtold,E.,Ellis,J.和Pelletier,G.(1993)In PlantaAgrobacterium-mediated gene transfer by infiltration of adult Arabidopsisplants.C.R.Acad.Sci.Paris Sci.Vie,316,1194-1199.或Zyprian E,KadoCl,Agrobacterium-mediated plant transformation by novel mini-T vectorsin conj unction with a high-copy vir region helper plasmid.Plant MolecularBiology,1990,15(2),245-256所记载的方法。
作为将表达载体直接导入植物细胞的方法,例如,可以使用微注射法、电穿孔法、聚乙二醇法、基因枪法、原生质体融合法、磷酸钙法等。
另外,如果采用将DNA直接导入植物细胞的方法,则只要是含有对象基因表达所需的转录单位、例如启动子和/或转录终止子、以及对象基因的DNA就足够了,载体功能不是必须的。而且,即使是不具有转录单位的仅含有对象基因的蛋白质编码区的DNA也可以,只要是能够整合到宿主的转录单位内表达对象基因即可。
作为导入了上述表达载体、和/或不含表达载体而含有对象基因的表达盒的植物细胞,例如,花、叶、根等植物器官中的各组织的细胞、愈伤组织、悬浮培养细胞等。这里,表达载体既可以根据要进行生产的植物体的种类来构建适当载体,也可以预先构建通用的重组表达载体,将其导入植物细胞。
作为表达载体的导入对象植物、换言之即生物量增产对象植物,不特别限制。即,通过使上述蛋白质磷酸酶2C基因过量表达,可以对于所有植物体期待生物量增产效果。作为对象植物,可列举例如,双子叶植物、单子叶植物,例如,属于十字花科、禾本科、茄科、豆科、杨柳科等的植物(参考下述),但并不限于这些植物。
十字花科:拟南芥(Arabidopsis thaliana)、油菜(Brassica rapa、Brassicanapus)、卷心菜(Brassica oleracea var.capitata)、油菜籽(Brassica rapa、Brassica napus)、油菜花(Brasslca rapa、Brassica napus)、大白菜(Brassicarapa var.pekinensis)、青菜(Brassica rapa var.chinensis)、芜青(Brassicarapa var.rapa)、野泽菜(Brassica rapa var.hakabura)、日本芜青(Brassicarapa var.lancinifolia)、小松菜(Brassica rapa var.peruviridis)、小白菜(パクチヨイ,Brassica rapa var.chinensis)、萝卜(Brassica Raphanus sativus)、山葵(Wasabia j aponica)等。
茄科:烟草(Nicotiana tabacum)、茄子(Solanum melongena)、马铃薯(Solaneum tuberosum)、番茄(Lycopersicon lycopersicum)、辣椒(Capsicumannuum)、矮牵牛(Petunia)等。
豆科:大豆(Glycine max)、豌豆(Pisum sativum)、蚕豆(Vicia faba)、多花紫藤(Wisteria fioribunda)、花生(Arachis.hypogaea)、日本百脉根(Lotus corniculatus var.j aponicus)、菜豆(Phaseolus vulgaris)、赤小豆(Vigna angularis)、金合欢(Acacia)等。
菊科:菊(Chrysanthemum morifolium)、向日葵(Helianthus annuus)等。
棕榈科:油棕(Elaeis guineensis、Elaeis oleifera)、椰子(Cocos nucifera)、海枣(Phoenix dactylifera)、巴西棕榈(Copernicia)
漆树科:野漆树(Rhus succedanea)、腰果(Anacardium occidentale)、漆树(Toxicodendron vernicifluu m)、芒果(Mangifera indica)、阿月浑子(Pistacia vera)
葫芦科:南瓜(Cucurbita maxima、Cucurbita moschata、Cucurbitapepo)、黄瓜(Cucumis sativus)、王瓜(Trichosanthes cucumeroides)、葫芦(Lagenaria siceraria var.gourda)
蔷薇科:扁桃(Amygdalus communis)、玫瑰(Rosa)、草莓(Fragaria)、樱(Prunus)、苹果(Malus pumila var.domestica)等。
石竹科:康乃馨(Dianthus caryophyllus)等。
杨柳科:杨(Populus trichocarpa、Populus nigra、Populus tremula)
禾本科:玉米(Zea mays)、稻(Oryza sativa)、大麦(Hordeum vulgare)、小麦(Triticum aestivum)、毛竹属(Phyllostachys)、甘蔗(Saccharumofficinarum)等。
百合科:郁金香属(Tulipa)、百合属(Lilium)等。
其中,优选以甘蔗和/或玉米、油菜籽、向日葵等能够作为生物燃料的原料的能量作物为对象。这是因为,通过使能量作物的生物量增产,可以实现生物乙醇、生物柴油、生物甲醇、生物DME、生物GTL(BTL)和生物丁醇等生物燃料的低成本化。
另外,如上所述,可以在本发明中使用的蛋白质磷酸酶2C基因可以从各种植物中分离出来使用,但可以根据作为生物量增产对象的植物的种类不同适当选择来使用。即,在作为生物量增产对象的植物是单子叶植物的情况下,优选使从单子叶植物分离出的蛋白质磷酸酶2C基因过量表达。特别是在作为生物量增产对象的植物是稻的情况下,优选使来源于稻的蛋白质磷酸酶2C基因(序列号6)过量表达。
此外,在本发明中,即使作为生物量增产对象的植物是单子叶植物,也可以使来源于双子叶植物的蛋白质磷酸酶2C基因过量表达。即,例如,来源于拟南芥的蛋白质磷酸酶2C基因(序列号4)不但可以导入双子叶植物使其过量表达,还可以广泛地导入被分类为单子叶植物的植物中使其过量表达。
其他工序、其他方法
在上述转化处理之后,可以按照现有公知的方法进行从植物体中筛选适当的转化体的筛选工序。对筛选的方法不特别限制,例如,可以以潮霉素抗性等抗药性为基准进行筛选,也可以在培育出转化体之后,测定植物体本身或任意器官和/或组织的重量并与野生型进行比较,筛选出显著增产的植物体。
另外,可以由经转化处理所得的转化植物按照通用方法获得后代植物。以其生物量为基准来筛选保持了过量表达上述蛋白质磷酸酶2C基因这样的性状的后代植物,从而根据具有上述性状来制作出生物量增产的稳定植物系统。此外,可以从转化植物和/或其后代中获得植物细胞和/或种子、果实、植株、愈伤组织、块茎、扦插枝、块等繁殖材料,以它们为基础根据具有上述性状来大量生产生物量增产的稳定植物系统。
此外,所谓本发明中的植物体,包括长成的植物个体、植物细胞、植物组织、愈伤组织、种子的至少任一者。即,在本发明中,只要是最终能生长成植物个体的状态即全部可看作是植物体。另外,上述植物细胞包括各种形态的植物细胞。作为所述植物细胞,包含例如,悬浮培养细胞、原生质体、叶的切片等。通过使这些植物细胞增殖、分化可以获得植物体。此外,由植物细胞再生植物体可以根据植物细胞的种类使用现有公知的方法来进行。
如以上所说明的那样,根据本发明,可以通过使上述蛋白质磷酸酶2C基因过量表达,来提供与野生型植物体相比,每个个体的生物量和/或种子量显著增产的植物体。这里,所谓生物量显著增产,意味着与野生型相比每一个个体的总重量在统计学上显著增大。这时,即使是植物体的一部分组织特异性地增大、其他组织与野生型同等,只要植物体整体的总重量增大,就判断为生物量增产。另外,所谓种子量显著增产,意味着与野生型相比,从一个个体能采摘到的种子的总量和/或总数在统计学上显著增大。即,可以是每一粒种子的大小增大的情况、每一粒种子的大小同等而种子数增多的情况或每一粒种子的大小增大且种子数增多的情况的任一种情况。
根据本发明,由于植物体的生物量和/或种子量增产,因此在植物体整体为生产目的的情况和以植物体的一部分组织(例如种子等)和/或其含有成分为生产目的的情况的任一种情况下都能实现生产性的提高。例如,在植物种子所含的油脂为生产目的的情况下,能够大幅提高每单位栽培面积可回收的油脂量。这里作为油脂,不特别限制,可以例示例如,大豆油、胡麻油、橄榄油、椰子油、米糠油、棉籽油、葵花油、玉米油、红花油和菜籽油等来源于植物的油脂。另外,所制造的油脂可以在家庭用途和/或工业用途中广泛利用,还可以作为生物柴油燃料的原料使用。即,根据本发明,通过利用过量表达上述蛋白质磷酸酶2C基因的植物体,可以以低成本制造上述的家庭用途或工业用途的油脂、和/或生物柴油燃料等。
实施例:
以下,通过实施例更详细地说明本发明,但本发明的技术范围不限于这些实施例。
[实施例1]
导入了PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的转化体(拟南芥)的制作
1.材料和方法
1-1.实验材料
实验材料使用拟南芥突变体(激活标签T-DNA系统:Weigel T-DNS系统、计20072系统)的种子。此外,种子自Nottingham Arabidopsis StockCentre(NASC)购入。关于作为实验材料使用的种子,可以参考Weigel,D.等人,2000,Plant Physiol.122,1003-1013。
1-2.方法
1-2-1.耐盐性突变体的筛选
将Weigel T-DNA系统的种子无菌接种在含NaCl 125mM或150mM的改良MS琼脂(1%)培养基[B5培养基的维生素、蔗糖10g/l、琼脂(细菌培养基用;和光纯药工业社制)8g/L]中,在22℃、30~100μmol/m2/sec的照明下(16小时光周期/8小时暗周期的循环)培养。在接种后2~4周之后,筛选耐盐性突变体候选体。其中,MS培养基参照Murashige,T.等人,1962,Physiol.Plant.15,473-497。另外,关于B5培养基参照Gamborg,O.L.等人,1968,Experimental Cell Research 50,151-158。
1-2-2.DNA制备
通过TAIL-PCR法确定筛选出的耐盐性拟南芥系统的基因组中的T-DNA插入部位。首先,自栽培出的拟南芥采摘嫩叶,在液氮冻结下粉碎。使用QIAGEN社制DNA制备试剂盒(DNeasy Plant Mini Kit)按照试剂盒附带的标准方案制备DNA。
1-2-3.TAIL-PCR法和T-DNA插入部位的推定
在Weigel T-DNA系统中使用的激活标签用载体(pSKI015:GenBank登录号AF187951)的左边界T-DNA序列(T-DNA left border)附近设定3种特异性引物TL1、TL2和TL3,使用任意引物P1,在以下PCR反应液和反应条件下进行TAIL-PCR(岛本功、佐佐木卓治主编,新版,植物のPCR実験プロトコ一ル(植物的PCR实验方案),2000,83-89pp,秀润社,东京;Liu,Y.G.和Whttier,R.F.,1995,Genomics 25,674-681;Liu,Y.G.等人,Plant J.,8,457-463,1995),扩增出与T-DNA相邻的基因组DNA。
引物TL1、TL2、TL3和P1的具体序列如下。
TL1:5’-TGC TTT CGC CAT TAA ATA GCG ACG G-3’(序列号24)
TL2:5’-CGC TGC GGA CAT CTA CAT TTT TG-3’(序列号25)
TL3:5’-TCC CGG ACA TGA AGC CAT TTA C-3’(序列号26)
P1:5’-NGT CGA SWG ANA WGA A-3’(序列号27)
此外,在序列号25中,n表示a、g、c或t(存在位置:1和11),另外s表示g或c(存在位置:7),另外w表示a或t(存在位置:8和13)。
第1次PCR反应液组成和反应条件分别示于表1和表2。
表1:
模板(基因组DNA) :10ng
10×PCR缓冲液(Takara Bio社制) :2μl
2.5mM dNTPs(Takara Bio社制) :1.6μl
第1个特异性引物(TL1:序列号24) :0.5pmol
任意引物1(序列号27) :100pmol
TaKaRa Ex Taq(Takara Bio社制) :1.0单位
总容量 20μl
表2:
#1:94℃(30秒)/95℃(30秒)
#2:将94℃(30秒)/65℃(30秒)/72℃(1分钟)进行5个循环
#3:将94℃(30秒)/25℃(1分钟)→经3分钟至72℃/72℃(3分钟)进行1个循环
#4:将94℃(15秒)/65℃(30秒)/72℃(1分钟)
94℃(15秒)/68℃(30秒)/72℃(1分钟)
94℃(15秒)/44℃(30秒)/72℃(1分钟)进行15个循环
#5:72℃(3分钟)
第2次PCR反应液组成和反应条件分别示于表3和表4。
表3:
模板(第1次PCR产物50倍稀释) :1μl
10×PCR缓冲液(Takara Bio社制) :2μl
2.5mM dNTPs(Takara Bio社制) :1.5μl
第2个特异性引物(TL2:序列号25) :5pmol
任意引物1(序列号27) :100pmol
TaKaRa Ex Taq(Takara Bio社制) :0.8单位
总容量 20μl
表4:
#6:将94℃(15秒)/64℃(30秒)/72℃(1分钟)
94℃(15秒)/64℃(30秒)/72℃(1分钟)
94℃(15秒)/44℃(30秒)/72℃(1分钟)进行12个循环
#5:72℃(5分)
第3次PCR反应液组成和反应条件分别示于表5和表6。
表5:
模板(第2次PCR产物50倍稀释):1μl
10×PCR缓冲液(Takara Bio社制) :5μl
2.5mM dNTPs(Takara Bio社制) :0.5μl
第3个特异性引物(TL3:序列号26) :10pmol
任意引物1(序列号27) :100pmol
TaKaRa Ex Taq(Takara Bio社制) :1.5单位
总容量 50μl
表6:
#7:将94℃(30秒)/44℃(30秒)/72℃(1分钟)进行20个循环
#5:72℃(3分钟)
接着,将第2次和第3次的反应产物用琼脂糖凝胶进行电泳,然后确认有无扩增以及反应产物的特异性。另外,第3次的扩增产物使用特异性引物TL3直接以BigDye Terminator Cycle Sequencing Kit Ver.3.1(Applied Biosystem社制)进行测序反应,通过ABI PRISM 3100GeneticAnalyzer(Applied Biosystem社制)确定碱基序列。其结果获得了498bp的序列信息(序列号28)。
对该获得的序列通过The Arabidopsis Information Resource(TAIR:http://www.arabidopsis.org/)的BLAST进行检索,判明了插入部位为拟南芥3号染色体的基因[AGI(The Arabidopsis Genome Initiative gene code)代码:At3g05630]。
1-2-4.被活化的基因的预测
由存在于通过1-2-3.所判明的T-DNA插入部位(At3g05630)附近10Kb以内的推定开放阅读框(Open reading frame,ORF)基因的序列,来预测被激活的基因。
1-2-5.预测的基因的获得
为了扩增包含预测在1-2-4.中被激活(活化)的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF 区域的片段,基于TAIR(http://www.arabidopsis.org/home.html)所公开的序列信息来设计、合成PCR用引物5640PF1和5640PR1。另外在这些引物的末端添加导入表达载体时所需的必要的限制性酶位点(Bsr G I或Sal I)那样地进行设计。
5640PF1(序列号29):
5’-ACG CGT CGA CAT GGG ACA TTT CTC TTC CAT GTT CAACGG-3’
5640PR1(序列号30):
5’-TGT ACA TGT ACA CTA TAG AGA TGG CGA CGA CGA TGAAGA ATG G-3’
按照1-2-2.所述的方法,由野生型拟南芥、Col-0生态型制备模板DNA。作为酶使用Phusion High-Fidelity DNA Polymerase(Phusion高保真DNA聚合酶,NEW ENGLAND BioLabs:NEB社制),作为引物使用上述5640PF1和5640PR1。PCR的反应液组成和反应条件分别示于表7和8。
表7:
模板(基因组DNA) :60ng
10×HF缓冲液(NEB社制) :5μl
10mM dNTPs(NEB社制) :1.0μl
各引物 :20pmol
Phusion高保真DNA聚合酶 :1.0单位
总容量 50μl
表8:
#1:98℃(30秒)
#2:将98℃(10秒)/55℃(30秒)/72℃(30秒)进行15个循环
#5:72℃(10分)
将PCR扩增产物用2%琼脂糖凝胶(TAE缓冲液)进行电泳,用溴化乙锭将片段染色。用手术刀切下含有目的片段的凝胶,使用GFX PCR DNAand GEL Band Purification Kit(Amersham社制)溶出、纯化目的DNA片段。使用A-Addition Kit(QIAGEN社制)在得到的DNA片段中添加腺嘌呤。将添加了腺嘌呤的扩增DNA使用TOPO TA Cloning Kit(Invitrogen社制)与TA-Cloning用pCR2.1载体连接,然后转化到试剂盒附带的感受态细胞(大肠杆菌TOP 10)中。转化后,在添加了50μl/ml的卡那霉素的LB培养基中培养,筛选出转化体。将出现的菌落用添加了50μl/ml的卡那霉素的LB培养基进行液体培养,使用QIAGEN社制Plasmid Mini Kit从得到的菌体制备质粒DNA。对得到的克隆有包含PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的载体进行碱基序列确定和序列分析。
1-2-6.植物表达用载体的制作
在含有来自烟草花叶病毒的omega序列的植物表达用载体pBI121中,插入含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF的片段,从而制成构建体。
首先,将通过1-2-5.获得的克隆有包含PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的pCR2.1载体用限制性酶SalI和BsrGI处理。
接着,同样地将含有omega序列的pBI121用限制性酶SalI和BsrGI处理。对这些限制性酶消化产物进行0.8%琼脂糖凝胶电泳,使用GFX PCRDNA and GEL Band Purification Kit(Amersham),从凝胶中分别分离、纯化约2700bp的含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF的片段和含有omega序列的pBI121。
为了以含有omega序列的pBI121的片段为载体导入含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF的片段,使载体:插入片段比为1∶10那样地进行混合,使用等量的TaKaRa Ligation kit ver.2(Takara Bio社制)在16℃下进行连接反应过夜。
将反应液的总量添加到100μl的感受态细胞(大肠杆菌菌株DH5α,TOYOBO社制)中,按照试剂盒附带的方案进行转化。涂布在含50μg/ml的卡那霉素的LB琼脂培养基上培养过夜,将出现的菌落用添加有50μg/ml的卡那霉素的LB培养基进行液体培养,使用Plasmid Mini Kit(QIAGEN社制)从得到的菌体制备质粒DNA。
对得到的亚克隆有包含PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的表达载体进行碱基序列确定和序列分析。
1-2-7.使用农杆菌法向拟南芥进行基因导入
通过电穿孔法(Plant Molecular Biology Mannal,Second Edition,B.G.Stanton和A.S.Robbert,Kluwer Acdemic Publishers 1994)将1-2-6.所制作的植物表达用载体导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)C58C1株中。接着通过Clough等所记载的浸润法(Steven J.Clough和Andrew F.Bent,1998,The Plant Journal 16,735-743)将导入了植物表达用载体的根癌农杆菌导入野生型拟南芥生态型Col-0中。
用含卡那霉素的培养基筛选转化体,通过自花传粉来制作T1代的植物,获得T2种子。
1-2-8.转化体的表型的确认
将1-2-7所制作的T2种子进行无菌接种,移栽到装有蛭石混合土的直径50mm的盆中。作为比较对象移栽非重组拟南芥。将它们在22℃、16小时光周期8小时暗周期、光强度约30~45μmol m-2s-1的条件下栽培,移栽后合计栽培11周。栽培后,将地上部的植物体装入纸袋,在22℃、湿度60%的条件下干燥2周,然后用电子天平秤量总生物量和种子量。
1-3.结果
作为上述1-2-8.的结果,将野生型和导入了含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转化植物体的地上部的拍摄照片示于图3。另外,作为结果,将地上部的总生物量和种子量的测定结果示于图4和图5。
由图3、图4和图5可以明确,在导入了含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转化植物体中,地上部的总生物量比野生型大幅(约1.9~2.1倍)提高,另外种子量也比野生型大幅(约1.7~1.8倍)提高。
[实施例2]
导入了PP2C(蛋白质磷酸酶2C)cDNA(At3g05640)的转化体(稻)的制作
2.材料和方法
2-1.实验材料
实验材料使用1所制作的导入了含有PP2C基因(At3g05640)的ORF的片段的转化体拟南芥和稻(Oryza sativa L.ssp.japonica(cv.Nipponbare))。
2-2.方法
2-2-1.PP2C(蛋白质磷酸酶2C)cDNA(At3g05640)的获得
将1所制作的导入了含有PP2C基因(At3g05640)的ORF的片段的转化体拟南芥培育至4周龄,从其地上部分离总RNA,使用TaqMan ReverseTranscription Reagents(Applied Biosystem社制)进行RT-PCR从而制作cDNA。
使用基于PP2C(At3g05640)的编码区的碱基序列(序列号4)设计的下述引物,用PrimeSTAR HS DNA Polymerase(Takara Bio社制)进行PCR,将其扩增片段TA-克隆到pCR-Blunt II-TOPO载体(Invitrogen社制)中。
AP041-F:5’-AGGATCCATGGGACATTTCTCTTCCATGT-3’(序列号31)
AP041-R:5’-AGAGCTCCTATAGAGATGGCGACGACG-3’(序列号32)
2-2-2.植物表达用载体的制作
将pIG121-Hm(Ohat,S.等人,1990,Plant Cell Physi0l.31,805-813)的GUS(β-葡糖醛酸酶)部分替换成具有来源于蓖麻的过氧化氢酶的内含子片段的sGFP(S65T),制作植物表达用载体pBIsGFP。进一步制作插入了包含MultiSite Gateway Three-Fragement Vector Construction Kit(Invitrogen社制)所含的pDEST R4-R3的重组位点(attR4和attR3)的序列的目的载体(Destination Vector)pBI-sGFP-R4R3。
通过BP反应将来源于玉米的遍在蛋白基因的启动子(序列号33:Christensen,A.H.和Quail,P.H.,Transgenic Research 1996,5,213-218)、2-2-1.所获得的PP2C cDNA(At3g05640)和来源于根癌农杆菌Ti质粒的胭脂碱合成酶基因(NOS)的终止子(序列号34:由pIG121-Hm获得)克隆到MultiSite Gateway Three-Fragement Vector Construction Kit(Invitrogen社制)所含的各个供克隆(Donor Clone)(pDONR P4-PIR,pDONR 221,DONR P2R-P3)中,制作入门克隆(Entry Clone)。
将制作的各个入门克隆和目的载体pBI-sGFP-R4R3进行LR反应,从而制作依次具有来源于玉米的遍在蛋白基因的启动子、PP2C cDNA(At3g05640)和胭脂碱合成酶基因(NOS)的终止子的植物表达用载体。将得到的表达载体进行碱基序列确定和序列分析。
2-2-3.使用农杆菌法向稻进行基因导入
将2-2-2所制作的植物表达用载体导入根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)EHA101株中,接着将导入了植物表达用载体的根癌农杆菌导入稻(Oryza sativa L.ssp.japonica(cv.Nipponbare))中。详细的实验条件依据日本专利第3141084号所记载的方法进行。
然后,筛选在含潮霉素的培养基中生长的转化稻,无菌地制作T1代幼植物(约12cm)。
2-2-4.转化体的表型的确认
将2-2-3所制作的T1代植物移栽到装有くみあい肥鉄培土2号(JAあいち済連)的直径约10cm的盆中,顺应后移栽到装有相同培土的1/5000公亩的瓦氏盆中。将其在30℃、16小时光周期8小时暗周期、光强度约100μmol m-2s-1的条件下栽培。
作为对象,同样地栽培导入了在目的载体(Destination Vector)pBI-sGFP-R4R3中连接有3个pST-Blue1载体(Novagen社制)的多克隆位点的植物表达用载体的T1代植物。
2-3.结果
作为上述2-2-4.的结果,对象和导入了PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(At3g05640)的编码区的转化植物稻的拍摄照片示于图6。根据图6,在导入了PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(At3g05640)的编码区的转化稻中,地上部的总生物量比对象提高了。由以上结果可明确,通过使来源于拟南芥的PP2C基因在除拟南芥以外的植物中高表达,可以使该植物的生物量增产。
[实施例3]
导入了PP2C(蛋白质磷酸酶2C)cDNA(Os05g0358500)的转化体(稻)的制作
3.材料和方法
3-1.实验材料
实验材料使用稻(Oryza sativa L.ssp.j aponica(cv.Nipponbare))。
3-2.方法
3-2-1.稻PP2C(蛋白质磷酸酶2C)cDNA(Os05g0358500)的获得
在本实施例中,使用与实施例1和2所使用的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(At3g05640)的稻中的同源基因(PP2C基因(Os05g0358500))。基于稻PP2C(Os05g0358500)的编码区的碱基序列(序列号6)化学合成全序列。将化学合成的全序列片段克隆到作为MultiSite Gateway Three-FragementVector Construction Kit(Invitrogen社制)的供克隆的pDONR 221中。
3-2-2.植物表达用载体的制作
通过BP反应将来源于玉米的遍在蛋白基因的启动子(序列号33:Christensen,A.H.和Quail,P.H.,Transgenic Research 1996,5,213-218)和来源于根癌农杆菌Ti质粒的胭脂碱合成酶基因(NOS)的终止子(序列号34:由pIG121-Hm获得)克隆到MultiSite Gateway Three-Fragement VectorConstruction Kit(Invitrogen社制)所含的各个供克隆(pDONR P4-P1R,DONR P2R-P3)中,制作入门克隆(Entry Clone)。
将克隆有3-2-1所制作的稻PP2C(Os05g0358500)的cDNA序列的pDONR 221、克隆有上述制作的来源于玉米的遍在蛋白基因的启动子的序列的pDONR P4-P1R、克隆有胭脂碱合成酶基因(NOS)的终止子序列的DONR P2R-P3和2-2-2所制作的目的载体pBI-sGFP-R4R3进行LR反应,从而制作依次具有来源于玉米的遍在蛋白基因的启动子、稻PP2CcDNA(Os05g0358500)、胭脂碱合成酶基因(NOS)的终止子的植物表达用载体。将得到的表达载体进行碱基序列确定和序列分析。
3-2-3.使用农杆菌法向稻进行基因导入
将2-2-2所制作的植物表达用载体导入根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)EHA101株,接着将导入了植物表达用载体的根癌农杆菌导入稻(Oryza sativa L.ssp.japonica(cv.Nipponbare))中。详细的实验条件依据日本专利第3141084号所记载的方法进行。
然后,筛选在含潮霉素的培养基中生长的转化稻,无菌地制作T1代幼植物(约12cm)。
3-2-4.转化体的表型的确认
将3-2-3所制作的T1代植物移栽到装有くみあい肥鉄培土2号(JAあいち済連)的直径约10cm的盆中,顺应后移栽到装有相同培土的1/5000公亩的瓦氏盆中。将其在30℃、16小时光周期8小时暗周期、光强度约100μmol m-2s-1的条件下栽培。
作为对象,在转化体移栽时,使用具备生长阶段的未进行基因导入的稻,同样地栽培。
3-3.结果
作为上述3-2-4.的结果,将对象和导入了来源于稻的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(Os05g0358500)的编码区的转化稻的拍摄照片示于图7。根据图7,在导入了来源于稻的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(Os05g0358500)的编码区的转化稻中,地上部的总生物量比对象提高了。由以上结果可明确,通过使来源于稻的PP2C基因在稻中高表达,可以使稻的生物量增产。
[实施例4]
导入了PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At5g27930)的转化体(拟南芥)的制作
4.材料和方法
4-1.实验材料
作为实验材料,野生型拟南芥使用生态型Col-0。
4-2.方法
4-2-1.拟南芥PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At5g27930)的获得
在本实施例中,使用了与实施例1和2所使用的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(At3g05640)不同的、从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At5g27930)。为了扩增含有拟南芥中的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At5g27930)的ORF区域的片段,基于TAIR(http://www.arabidopsis.org/home.html)所公开的序列信息设计、合成了PCR用引物AP042-F5和AP042-R。另外,还合成了PCR用引物SalI-AP042-F2和AP042-BsrGI-R2,该PCR用引物SalI-AP042-F2和AP042-BsrGI-R2是为了添加在使用In-Fusion克隆系统(Clontech社制)将上述扩增片段克隆到载体时所需的载体侧的序列、限制性酶位点(Bsr G I或SalI)而设计的。PP2C基因(At5g27930)中的编码区的碱基序列示于序列号35,由PP2C基因(At5g27930)编码的蛋白质的氨基酸序列示于序列号36。
AP042-F5:5’-ATGGGACATTTCTCATCGATGTTC-3’(序列号37)
AP042-R:5’-TTACTTTAAAATCGTCATGGCATGATG-3’(序列号38)
SalI-AP042-F2:5’-AATTACTATTTACAATTACAGTCGACATGG
GACATTTCTCATCGATGTTCAATGGA-3’(序列号39)
AP042-BsrGI-R2:5’-AGCCGGGCGGCCGCTTTACTTGTACATT
ACTTTAAAATCGTCATGGCATGATGATGTTG-3’(序列号40)
按照1-2-2.所述的方法从野生型拟南芥Col-0生态型制备模板DNA,使用上述引物AP042-F5和AP042-R,用PrimeSTAR HS DNA Polymerase(Takara Bio社制)进行PCR,获得了含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At5g27930)的ORF的片段。
4-2-2.植物表达用载体的制作
含有来源于烟草花叶病毒的omega序列的植物表达用载体pBI121中,插入含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At5g27930)的ORF的片段,从而制成构建体。
使用In-Fusion克隆系统(Clontech社制)将4-2-1.所获得的含有PP2C基因(At5g27930)的片段克隆到载体中,制作构建体。将得到的亚克隆有包含PP2C基因(At5g27930)的片段的表达载体进行碱基序列确定和序列分析。
4-2-3.使用农杆菌法向拟南芥进行基因导入
通过电穿孔法(Plant Molecular Biology Mannal,Second Edition,B.G.Stanton A.S.Robbert,Kluwer Acdemic Publishers 1994)将4-2-2所制作的植物表达用载体导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)C58C1株中。接着通过Clough等所记载的浸润法(1998,The Plant Journal 16:735-743)将导入了植物表达用载体的根癌农杆菌导入野生型拟南芥生态型Col-0中,通过自花传粉获得T1种子。
4-2-4.转化体的表型的确认
将4-2-3.所得的T1种子无菌接种在含卡那霉素的培养基中,制作T1代植物。将用含卡那霉素的培养基筛选出的幼植物体移栽至装有蛭石混合土的直径50mm的盆中。作为对象,移栽非重组拟南芥。将其在22℃、16小时光周期8小时暗周期、光强度约30~45μmol m-2s-1的条件下栽培。
4-3.结果
作为上述4-2-4.的结果,野生型和导入了含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At5g27930)的ORF的片段的转化植物体的地上部的拍摄照片示于图8和图9。根据图8和图9,在导入了含有PP2C基因(At5g27930)的ORF的片段的转化植物体中,地上部的总生物量比野生型提高了。由以上结果可明确,通过使从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因高表达,可以使植物的生物量增产。
[实施例5]
导入了PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g02750)的转化体(拟南芥)的制作
5.材料和方法
5-1.实验材料
作为实验材料,野生型拟南芥使用生态型Col-0。
5-2.方法
5-2-1.拟南芥PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g02750)的获得
在本实施例中,使用与实施例1和2所使用的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(At3g05640)不同的、从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g02750)。为了扩增含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g02750)的ORF区域的片段,基于TAIR(http://www.arabidopsis.org/home.html)所公开的序列信息设计、合成了PCR用引物AP036-F4和AP036-R。另外,还设计、合成了PCR用引物SalI-AP036-F2和AP036-BsrGI-R2,该PCR用引物SalI-AP036-F2和AP036-BsrGI-R2是为了添加在使用In-Fusion克隆系统(Clontech社制)将该扩增片段克隆到载体时所需的载体侧序列、限制性酶位点(Bsr GI或SalI)而设计的。PP2C基因(At3g02750)中的编码区的碱基序列示于序列号41,由PP2C基因(At3g02750)编码的蛋白质的氨基酸序列示于序列号42。
AP036-F4:5’-ATGGGGTCCTGTTTATCTGCAG-3’(序列号43)
AP036-R:5’-TCACTTTCCAGGCACAAATCTTG-3’(序列号44)
SalI-AP036-F2:5’-AATTACTATTTACAATTACAGTCGACATGG
GGTCCTGTTTATCTGCAGAGAGCAGG-3’(序列号45)
AP036-BsrGI-R2:5’-AGCCGGGCGGCCGCTTTACTTGTACATC
ACTTTCCAGGCACAAATCTTGGTAAGTT-3’(序列号46)
按照1-2-2.所述的方法,由野生型拟南芥Col-0生态型制备模板DNA,使用上述引物,用PrimeSTAR HS DNA Polymerase(Takara Bio社制)进行PCR,获得含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g02750)的ORF的片段。
5-2-2.植物表达用载体的制作
在含有来源于烟草花叶病毒的omega序列的植物表达用载体pBI121中,插入含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g02750)的ORF的片段,从而制成构建体。
使用In-Fusion克隆系统(Clontech社制)将5-2-1.所获得的含有PP2C基因(At3g02750)的片段克隆到载体中,制作构建体。对得到的亚克隆有含有PP2C基因(At3g02750)的片段的表达载体进行碱基序列确定和序列分析。
5-2-3.使用农杆菌法向拟南芥进行基因导入
通过电穿孔法(Plant Molecular Biology Mannal,Second Edition,B.G.Stanton A.S.Robbert,Kluwer Acdemic Publishers 1994)将5-2-2所制作的植物表达用载体导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)C58C1株中。接着通过Clough等所记载的浸润法(1998,The Plant Journal 16:735-743)将导入了植物表达用载体的根癌农杆菌导入野生型拟南芥生态型Col-0中,通过自花传粉获得T1种子。
5-2-4.转化体的表型的确认
将5-2-3.所得的T1种子无菌接种含卡那霉素的培养基中,制作T1代植物。将用含卡那霉素的培养基筛选出的幼植物体移栽至装有蛭石混合土的直径50mm的盆中。作为对象,移栽非重组拟南芥。将其在22℃、16小时光周期8小时暗周期、光强度约30~45μmol m-2s-1下栽培。
5-3.结果
作为上述5-2-4.的结果,将野生型和导入了含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g02750)的ORF的片段的转化植物体的地上部的拍摄照片示于图10。根据图10,在导入了含有PP2C基因(At3g02750)的ORF的片段的转化植物体中,地上部的总生物量比野生型提高了。由以上结果可知,通过使从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因高表达,可以使植物的生物量增产。
[实施例6]
导入了PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g16800)的转化体(拟南芥)的制作
6.材料和方法
6-1.实验材料
作为实验材料,野生型拟南芥使用生态型Col-0。
6-2.方法
6-2-1.拟南芥PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g16800)的获得
在本实施例中,使用与实施例1和2所使用的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(At3g05640)不同的、从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g16800)。为了扩增含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g16800)的ORF区域的片段,基于TAIR(http://www.arabidopsis.org/home.html)所公开的序列信息设计、合成了PCR用引物AP040-F4和AP040-R。另外,还设计、合成了PCR用引物SalI-AP040-F2和AP040-BsrGI-R2,该PCR用引物SalI-AP040-F2和AP040-BsrGI-R2是为了添加在使用In-Fusion克隆系统(Clontech社制)将上述扩增片段克隆到载体中时所需的载体侧的序列、限制性酶位点(Bsr G I或SalI)而设计的。PP2C基因(At3g16800)中的编码区的碱基序列示于序列号47,由PP2C基因(At3g16800)编码的蛋白质的氨基酸序列示于序列号48。
AP040-F4:5’-ATGGTGCTTTTACCAGCGTTTTTG-3’(序列号49)
AP040-R:5’-CTAAGAAGGACGAAAGAAGAGAC-3’(序列号50)
SalI-AP040-F2:5’-AATTACTATTTACAATTACAGTCGACATG
GTGCTTTTACCAGCGTTTTTGGACGGATTAG-3’(序列号51)
AP040-BsrGI-R2:5’-AGCCGGGCGGCCGCTTTACTTGTACAC
TAAGAAGGACGAAAGAAGAGACAGAGAAC-3’(序列号52)
按照1-2-2.所述的方法,由野生型拟南芥Col-0生态型制备模板DNA,使用上述引物,用PrimeSTAR HS DNA Polymerase(Takara Bio社制)进行PCR,获得含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g16800)的ORF的片段。
6-2-2.植物表达用载体的制作
在含有来源于烟草花叶病毒的omega序列的植物表达用载体pBI121中插入含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g16800)的ORF的片段,从而制成构建体。
使用In-Fusion克隆系统(Clontech社制)将6-2-1.所获得的含有PP2C基因(At3g16800)的片段克隆到载体中,从而制成构建体。将得到的亚克隆有含有PP2C基因(At3g16800)的片段的表达载体进行碱基序列确定和序列分析。
6-2-3.使用农杆菌法向拟南芥进行基因导入
通过电穿孔法(Plant Molecular Biology Mannal,Second Edition,B.G.Stanton A.S.Robbert,Kluwer Acdemic Publishers 1994),将6-2-2所制作的植物表达用载体导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)C58C1株中。接着通过Clough等所记载的浸润法(1998,The Plant Journal 16:735-743)将导入了植物表达用载体的根癌农杆菌导入野生型拟南芥生态型Col-0中,通过自花传粉获得T1种子。
6-2-4.转化体的表型的确认
将6-2-3.所得的T1种子无菌接种含卡那霉素的培养基中,制作Tl代植物。将用含卡那霉素的培养基筛选出的幼植物体移栽到装有蛭石混合土的直径50mm的盆中。作为对象,移栽非重组拟南芥。将其在22℃、16小时光周期8小时暗周期、光强度约30~45μmol m-2s-1的条件下栽培。
6-3.结果
作为上述6-2-4.的结果,将野生型和导入了含有PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因(At3g16800)的ORF的片段的转化植物体的地上部的拍摄照片示于图11。根据图11,在导入了含有PP2C基因(At3g16800)的ORF的片段的转化植物体中,地上部的总生物量比野生型提高了。由以上结果可知,通过使从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)基因高表达,可以使植物的生物量增产。
[实施例7]
导入了PP2C(蛋白质磷酸酶2C)cDNA(Os05g0358500)的转化体(拟南芥)的制作
7.材料和方法
7-1.实验材料
作为实验材料,野生型拟南芥使用生态型Col-0。
7-2.方法
7-2-1.稻PP2C(蛋白质磷酸酶2C)cDNA(Os05g0358500)的获得
在本实施例中,使用了实施例1和2所使用的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(At3g05640)的稻中的同源基因(PP2C基因(Os05g0358500))。基于稻PP2C(Os05g0358500)的编码区的碱基序列(序列号6)化学合成全序列。将化学合成的全序列片段克隆到作为MultiSite Gateway Three-FragementVector Construction Kit(Invitrogen社制)的供克隆的pDONR 221中。
7-2-2.植物表达用载体的制作
通过BP反应将含有来源于烟草花叶病毒的omega序列的来源于花椰菜花叶病毒的35S(CaMV35SΩ)启动子(序列号58)、来源于根癌农杆菌Ti质粒的胭脂碱合成酶基因(NOS)的终止子(序列号34:由pIGl21-Hm获得)克隆到MultiSite Gateway Three-Fragement Vector Construction Kit(Invitrogen社制)所含的各个供克隆(pDONR P4-P1R,DONR P2R-P3)中,制作入门克隆(Entry Clone)。
使克隆有7-2-1所制作的稻PP2C(Os05g0358500)的cDNA序列的pDONR 221、上述制作的克隆有CaMV35SΩ启动子的序列的pDONRP4-P1R、克隆有胭脂碱合成酶基因(NOS)的终止子序列的DONR P2R-P3和2-2-2所制作的目的载体pBI-sGFP-R4R3进行LR反应,从而制作依次具有CaMV35SΩ启动子、稻PP2C cDNA(Os05g0358500)、胭脂碱合成酶基因(NOS)的终止子的植物表达用载体。将得到的表达载体进行碱基序列确定和序列分析。
7-2-3.使用农杆菌法向拟南芥进行基因导入
通过电穿孔法(Plant Molecular Biology Mannal,Second Edition,B.G.Stanton A.S.Robbert,Kluwer Acdemic Publishers 1994)将7-2-2所制作的植物表达用载体导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)C58C1株中。接着通过Clough等所记载的浸润法(1998,The Plant Journal 16:735-743)将导入了植物表达用载体的根癌农杆菌导入野生型拟南芥生态型Col-0中,通过自花传粉获得T1种子。
7-2-4.转化体的表型的确认
将7-2-3.所得的T1种子无菌接种到含卡那霉素的培养基中,制作T1代植物。将用含卡那霉素的培养基筛选出的幼植物体移栽到装有蛭石混合土的直径50mm的盆中。作为对象,移栽非重组拟南芥。将其在22℃、16小时光周期8小时暗周期、光强度约30~45μmol m-2s-1的条件下栽培。
7-3.结果
作为上述7-2-4.的结果,将野生型和导入了来源于稻的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(Os05g0358500)的编码区的转化植物体的地上部的拍摄照片示于图12。根据图12,在导入了来源于稻的PP2C(蛋白质磷酸酶2C)(Os05g0358500)的编码区的转化植物体中,地上部的总生物量比野生型提高了。由以上结果可知,通过使来源于稻的PP2C基因在拟南芥中高表达,可以使拟南芥的生物量增产。
本说明书所引用的所有出版物、专利和专利申请均直接作为参考引入本说明书中。
Claims (39)
1.一种植物体,其过量表达编码蛋白质磷酸酶2C的基因,所述蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列。
2.根据权利要求1所述的植物体,其特征在于,上述编码蛋白质磷酸酶2C的基因是选自At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270中的至少1种基因或与该基因在功能上等同的基因。
3.根据权利要求1所述的植物体,其特征在于,上述编码蛋白质磷酸酶2C的基因编码以下(a)~(c)的任一蛋白质:
(a)含有选自序列号5、7、36、42和48中的1个氨基酸序列的蛋白质;
(b)含有在选自序列号5、7、36、42和48中的1个氨基酸序列中缺失、替换、添加或插入了1个或多个氨基酸而得的氨基酸序列,并具有蛋白质磷酸酶2C活性的蛋白质;
(c)由与含有选自序列号4、6、35、41和47中的1个碱基序列的互补碱基序列的多核苷酸在严格条件下杂交的多核苷酸编码,并具有蛋白质磷酸酶2C活性的蛋白质。
4.根据权利要求2所述的植物体,其特征在于,上述在功能上等同的基因是来源于除拟南芥以外的生物的蛋白质磷酸酶2C基因。
5.根据权利要求4所述的植物体,其特征在于,上述除拟南芥以外的生物是选自稻(Oryza sativa)、黑三叶杨(Populus trichocarpa)、欧洲葡萄(Vitis vinifera)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、小立碗藓(Physcomitrella patens)、冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)、莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)、玉米(Zea mays)、油菜(Brassica rapa)、番茄(Solanumlycopersicum)、多斑沟酸浆(Mimulus guttatus)、单细胞红藻类的原始红藻(Cyanidioschyzon merolae)中的一种。
6.根据权利要求1~5的任一项所述的植物体,其特征在于,是双子叶植物。
7.根据权利要求1~5的任一项所述的植物体,其特征在于,是十字花科植物。
8.根据权利要求1~5的任一项所述的植物体,其特征在于,是拟南芥。
9.根据权利要求1~5的任一项所述的植物体,其特征在于,是油菜。
10.根据权利要求1~5的任一项所述的植物体,其特征在于,是单子叶植物。
11.根据权利要求1~5的任一项所述的植物体,其特征在于,是禾本科植物。
12.根据权利要求1~5的任一项所述的植物体,其特征在于,是稻。
13.根据权利要求1~5的任一项所述的植物体,其特征在于,是甘蔗。
14.一种使生物量和/或种子量增产的方法,该方法使植物体过量表达编码蛋白质磷酸酶2C的基因,所述蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,上述编码蛋白质磷酸酶2C的基因是选自At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270中的至少1种基因或与该基因在功能上等同的基因。
16.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,上述编码蛋白质磷酸酶2C的基因编码以下(a)~(c)的任一蛋白质:
(a)含有选自序列号5、7、36、42和48中的1个氨基酸序列的蛋白质;
(b)含有在选自序列号5、7、36、42和48中的1个氨基酸序列中缺失、替换、添加或插入了1个或多个氨基酸而得的氨基酸序列,并具有蛋白质磷酸酶2C活性的蛋白质;
(c)由与含有选自序列号4、6、35、41和47中的1个碱基序列的互补碱基序列的多核苷酸在严格条件下杂交的多核苷酸编码,并具有蛋白质磷酸酶2C活性的蛋白质。
17.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,上述在功能上等同的基因是来源于除拟南芥以外的生物的蛋白质磷酸酶2C基因。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,上述除拟南芥以外的生物是选自稻(Oryza sativa)、黑三叶杨(Populus trichocarpa)、欧洲葡萄(Vitis vinifera)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、小立碗藓(Physcomitrella patens)、冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)、莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)、玉米(Zea mays)、油菜(Brassica rapa)、番茄(Solanumlycopersicum)、多斑沟酸浆(Mimulus guttatus)、单细胞红藻类的原始红藻(Cyanidioschyzon merolae)中的一种。
19.根据权利要求14~18的任一项所述的方法,其特征在于,上述植物体是双子叶植物。
20.根据权利要求14~18的任一项所述的方法,其特征在于,上述植物体是十字花科植物。
21.根据权利要求14~18的任一项所述的方法,其特征在于,上述植物体是拟南芥。
22.根据权利要求14~18的任一项所述的方法,其特征在于,上述植物体是油菜。
23.根据权利要求14~18的任一项所述的方法,其特征在于,上述植物体是单子叶植物。
24.根据权利要求14~18的任一项所述的方法,其特征在于,上述植物体是禾本科植物。
25.根据权利要求14~18的任一项所述的方法,其特征在于,上述植物体是稻。
26.根据权利要求14~18的任一项所述的方法,其特征在于,上述植物体是甘蔗。
27.一种植物体的制造方法,包括以下工序:
准备过量表达编码蛋白质磷酸酶2C的基因的转化植物的工序,所述蛋白质磷酸酶2C从N末端一侧起依次具有包含序列号1~3所示的氨基酸序列的3个共有序列;
测定上述转化植物的后代植物的生物量和/或种子量,筛选该生物量和/或种子量显著提高的系统的工序。
28.根据权利要求27所述的制造方法,其特征在于,上述编码蛋白质磷酸酶2C的基因是选自At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270中的至少1种基因或与该基因在功能上等同的基因。
29.根据权利要求27所述的制造方法,其特征在于,上述编码蛋白质磷酸酶2C的基因编码以下(a)~(c)的任一蛋白质,
(a)含有选自序列号5、7、36、42和48中的1个氨基酸序列的蛋白质;
(b)含有在选自序列号5、7、36、42和48中的1个氨基酸序列中缺失、替换、添加或插入了1个或多个氨基酸而得的氨基酸序列,并具有蛋白质磷酸酶2C活性的蛋白质;
(c)由与含有选自序列号4、6、35、41和47中的1个碱基序列的互补碱基序列的多核苷酸在严格条件下杂交的多核苷酸编码,并具有蛋白质磷酸酶2C活性的蛋白质。
30.根据权利要求28所述的制造方法,其特征在于,上述在功能上等同的基因是来源于除拟南芥以外的生物的蛋白质磷酸酶2C基因。
31.根据权利要求30所述的制造方法,其特征在于,上述除拟南芥以外的生物是选自稻(Oryza sativa)、黑三叶杨(Populus trichocarpa)、欧洲葡萄(Vitis vinifera)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、小立碗藓(Physcomitrella patens)、冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)、莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)、玉米(Zea mays)、油菜(Brassica rapa)、番茄(Solanumlycopersicum)、多斑沟酸浆(Mimulus guttatus)、单细胞红藻类的原始红藻(Cyanidioschyzon merolae)中的一种。
32.根据权利要求27~31的任一项所述的制造方法,其特征在于,上述植物体是双子叶植物。
33.根据权利要求27~31的任一项所述的制造方法,其特征在于,上述植物体是十字花科植物。
34.根据权利要求27~31的任一项所述的制造方法,其特征在于,上述植物体是拟南芥。
35.根据权利要求27~31的任一项所述的制造方法,其特征在于,上述植物体是油菜。
36.根据权利要求27~31的任一项所述的制造方法,其特征在于,上述植物体是单子叶植物。
37.根据权利要求27~31的任一项所述的制造方法,其特征在于,上述植物体是禾本科植物。
38.根据权利要求27~31的任一项所述的制造方法,其特征在于,上述植物体是稻。
39.根据权利要求27~31的任一项所述的制造方法,其特征在于,上述植物体是甘蔗。
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