CN102395675A - 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

本发明提供能大幅增产植物生物量的技术。该技术是导入编码蛋白磷酸酶2C的基因和编码谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因,或改变内在的该基因的表达控制区域。所述蛋白磷酸酶2C从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列。

Description

使植物的生物量和/或种子量增产的基因及其利用方法
技术领域
本发明涉及导入规定基因或改变内在的该基因的表达控制区域的植物体,以及通过导入规定的基因或改变内在的该基因的表达控制区域来增产生物量和/或种子量的方法、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),通常是指一定面积内生长或存在的生物的总量,尤其是将植物作为对象时,是指单位面积的干重量。生物量的单位是用质量或能量数值化。生物量这样的表达与“生物体量”、“生物量”是同义词,对于植物生物量而言,也有时使用“现存量(Standing crop)”的词。植物生物量因为是利用太阳能来固定大气中的二氧化碳而生成的,所以可以用作所谓的碳中和的能量。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出的效果。因而,使植物生物量增产的技术在产业上的重要性高。
另一方面,植物是以其一部分的组织自身(种子、根、茎叶等)为目的而进行栽培的,或者以油脂等的各种物质生产为目的而进行栽培。例如,作为植物生产的油脂,大豆油、芝麻油、橄榄油、椰子油、米油、棉籽油、葵花籽油、玉米油、红花油、棕榈油和菜籽油等自古已知,广泛用于家庭用途或工业用途。另外,植物生产的油脂也可用作生物柴油燃料或生物塑料的原料,作为石油代替能源适用性广泛。
特别地,因为甘蔗等的能源作物成为生物燃料的原料,所以期待着使植物自身的总量(植物生物量)增产。在这种状况下,要使植物生物量增产,则需要提高单位耕地面积的生产率。其中,如果假定单位耕地面积的栽培个体数一定,则可判断出需要提高每个个体的生物量。
但是,已知植物生物量与多个基因相关(所谓的量的特性(形質)的一种),可认为通过个别的基因导入、基因操作不能有效地增产。另一方面,以期望的状态将多个基因导入植物是非常困难的,另外,存在即使能导入,也不一定能确切地得到期望的特性的问题。
作为使植物生物量增产的技术,已知例如像专利文献1~7公开的各种基因导入技术。但是,对于任何一种技术来说,作为生物量增产效果都不能说是充分的。
另外,在专利文献8中,公开了通过使谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因(FBA1基因)过量表达从而提高成长性和病害抵抗性的转基因植物。
专利文献
专利文献1:日本特表2001-505410号
专利文献2:日本特表2001-519659号
专利文献3:日本特表2007-530063号
专利文献4:日本特开2005-130770号
专利文献5:日本特表2000-515020号
专利文献6:日本特表平9-503389号
专利文献7:日本特开2005-52114号
专利文献8:WO2007/091634号公报
发明内容
因此,鉴于上述实际情况,本发明目的在于探索具有使植物生物量大幅提高的新功能的基因,提供能大幅增产植物生物量的技术。
为了达成上述目的,本发明人等进行了认真研究,结果发现通过导入编码具有特征通用序列的蛋白磷酸酶2C的基因和编码谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因、或改变内在的该基因的表达控制区域,能够大幅地提高植物生物量等的新知识,进而完成本发明。
即,本发明的植物体,其导入有编码蛋白磷酸酶2C的基因和编码谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因,或者改变了内在的该基因的表达控制区域,所述蛋白磷酸酶2C从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列。
另外,使本发明的生物量增产的方法是导入编码蛋白磷酸酶2C的基因和编码谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因,或者改变内在的该基因的表达控制区域的方法,所述蛋白磷酸酶2C从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列。
另外,本发明的植物体的制造方法是包含以下工序的方法:
准备转基因植物的工序,所述转基因植物导入有编码蛋白磷酸酶2C的基因和编码谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因,或者改变了内在的该基因的表达控制区域,所述蛋白磷酸酶2C从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列,
测定所述转基因植物的后代植物的生物量,选拔该生物量显著性地提高的系统的工序。
在本发明中,编码所述蛋白磷酸酶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中的至少一种的基因或与该基因在功能上等效的基因。
在本发明中,优选编码所述蛋白磷酸酶2C的基因是编码以下(a)~(c)中任一种蛋白质的基因。
(a)含有序列号5表示的氨基酸序列的蛋白质
(b)含有在序列号5表示的氨基酸序列中缺失、取代、添加或插入1个或多个氨基酸的氨基酸序列、且具有蛋白磷酸酶2C活性的蛋白质,
(c)由在严格条件下对由序列号4表示的碱基序列的互补碱基序列构成的多聚核苷酸进行杂交的多聚核苷酸编码、且具有蛋白磷酸酶2C活性的蛋白质。
另外,在本发明中,所述在功能上等效的基因可举出来自拟南芥以外的生物的蛋白磷酸酶2C基因。作为拟南芥以外的生物,可举出选自稻(Oryza sativa)、毛果杨(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)、芜菁(Brassica rapa)、番茄(Solanum lycopersicum)、斑点猴面花(Mimulus guttatus)、单细胞红藻类的温泉原始红藻Cyanidioschyzonmerolae中的一种。
另一方面,在本发明中,编码所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因可以是At2g01140基因或与该基因在功能上等效的基因。
在本发明中,优选编码所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因编码以下(a)~(c)中的任一种蛋白质。
(a)含有序列号32表示的氨基酸序列的蛋白质,
(b)含有在序列号32表示的氨基酸序列中缺失、取代、添加或插入1个或多个氨基酸的氨基酸序列、且通过谷胱甘肽进行结合而显示果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的蛋白质,
(c)由在严格条件下对由序列号31表示的碱基序列的互补碱基序列构成的多聚核苷酸进行杂交的多聚核苷酸编码、且通过谷胱甘肽进行结合而显示果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的蛋白质
另外,在本发明中,所述在功能上等效的基因可举出来自拟南芥以外的生物的谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因。拟南芥以外的生物可举出选自稻(Oryza sativa)、欧洲葡萄(Vitis vinifera)、蓖麻(Ricinus communis)、毛果杨(Populus trichocarpa)、北美云杉(Piceasitchensis)和玉米(Zea mays)中的一种。
本发明中作为对象的植物可举出双子叶植物、例如芜菁科植物、芜菁科植物中的拟南芥或芜菁。另一方面,本发明中作为对象的植物可举出单子叶植物、例如稻科植物、稻科植物中的稻或甘蔗。
本说明书包含作为本申请的优先权的基础的日本国专利申请2009-060154号说明书和/或附图记载的内容。
本发明的植物体与野生型相比,生物量和/或种子量显著性地提高。另外,本发明的增产生物量和/或种子量的方法,与作为对象的植物的野生型相比,能大幅地增产生物量和/或种子量。另外,本发明的植物体的制造方法,与野生型相比,能够制造生物量和/或种子量大幅提高的植物体。因此,通过适当使用本发明,例如可以达成将植物自身作为生产物时的生产率的提高,可以达成低成本化。另外,通过适当使用本发明,例如可以达成将种子自身作为生产物时的生产率或将种子所含的成分作为生产物时的生产率的提高,可以达成低成本化。
附图说明
[图1-1]是表示对于At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270编码的氨基酸序列,使用CLUSTAL W(1.83)多序列比对(multiple sequencealignment)程序进行对比解析的结果的特性图。
[图1-2]是表示对于At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270编码的氨基酸序列,使用CLUSTAL W(1.83)多序列比对程序进行对比解析的结果的特性图。
[图1-3]是表示对于At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270编码的氨基酸序列,使用CLUSTAL W(1.83)多序列比对程序进行对比解析的结果的特性图。
[图2-1]是表示对于At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7编码的氨基酸序列,使用CLUSTALW(1.83)多序列比对程序进行对比解析的结果的特性图。
[图2-2]是表示对于At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7编码的氨基酸序列,使用CLUSTALW(1.83)多序列比对程序进行对比解析的结果的特性图。
[图2-3]是表示对于At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7编码的氨基酸序列,使用CLUSTALW(1.83)多序列比对程序进行对比解析的结果的特性图。
[图3-1]是表示对于EEF02079、ABK94899、EEE88847、EEF36097、CAO42215、At2g01140、ABK24286、ABK25226、ABK24568、ACG47464、ACG47669和Os01g0118000编码的氨基酸序列,使用CLUSTAL W(1.83)多序列比对程序进行对比解析的结果的特性图。
[图3-2]是表示对于EEF02079、ABK94899、EEE88847、EEF36097、CAO42215、At2g01140、ABK24286、ABK25226、ABK24568、ACG47464、ACG47669和Os01g0118000编码的氨基酸序列,使用CLUSTAL W(1.83)多序列比对程序进行对比解析的结果的特性图。
[图4]是针对EEF02079、ABK94899、EEE88847、EEF36097、CAO42215、At2g01140、ABK24286、ABK25226、ABK24568、ACG47464、ACG47669、Os01g0118000、At4g38970、At2g21330和BAA77604制作的系统树。
[图5]是野生型以及将含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段导入后的转基因植物体的地上部的相片。
[图6]是表示野生型以及将含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段导入后的转基因植物体的地上部的生物量的测定结果的特性图。野生型是12个个体的平均值,转基因植物体是5个个体的平均值。
[图7]是表示野生型以及将含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段导入后的转基因植物体的种子量的测定结果的特性图。野生型是12个个体的平均值,转基因植物体是5个个体的平均值。
[图8]是野生型、将含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段导入后的转基因植物体、向将含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段导入后的转基因植物体导入FBA1基因(At2g01140)而得到的转基因植物体的地上部的照片。
[图9]是表示将含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段导入后的转基因植物体、向将含有PP2C(proteinphosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段导入后的转基因植物体导入FBA1基因(At2g01140)而得到的转基因植物体的地上部的生物量的测定结果的特性图。
具体实施方式
以下,详细地说明本发明。
本发明的植物体是将编码具有特征通用序列的蛋白磷酸酶2C的基因和编码谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因导入到植物体内而成,或者改变内在的该基因的表达控制区域而成,与野生型相比,生物量显著地提高。通过将对象基因外源性地导入植物体内或改变内在的基因的表达控制区域,从而与野生型中的表达量相比能显著地增大对象基因的表达量。作为本发明的植物体,可以是在植物组织全体中表达所述蛋白磷酸酶2C基因和所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的植物体,也可以是在植物组织的至少一部分中表达的植物体。其中,所谓植物组织,是指包括叶、茎、种子、根和花等植物器官。
另外,所谓表达控制区域,是指包括RNA聚合酶结合的启动子区域和其它转录因子结合的区域。作为转录控制区域的改变,优选将内在的转录控制区域中例如启动子区域替换成可更高表达的启动子区域。
蛋白磷酸酶2C基因
在本发明中,蛋白磷酸酶2C基因编码蛋白磷酸酶2C,该蛋白磷酸酶2C从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列。应予说明,参考文献(TRENDS in Plant Science Vol.9 No.5May 2004 Pages 236-243)的第237页所举出的在图1.地域进化分支图(topographic cladogram)中分类为E组的基因群是编码蛋白磷酸酶2C的基因,该蛋白磷酸酶2C从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列。应予说明,根据参考文献,在拟南芥中,预测有76个蛋白磷酸酶2C基因,作为参考文献的图1公开了使用T-Coffee软件(参考文献;Notredame,C.et al.2000 T-Coffee:a novelmethod for fast and accurate multiple sequence alignment.J.Mol.Biol.302,205-247)将这些基因制成系统树的结果。在该系统树中,分类为E组的蛋白磷酸酶2C基因编码蛋白磷酸酶2C,该蛋白磷酸酶2C从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列。由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列是上述分类中的E组的特征序列,是成为与其它组的明确的区别基准的序列。
在上述分类的E组中,含有来自拟南芥的以At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270所鉴定的蛋白磷酸酶2C基因。对于这些来自拟南芥的蛋白磷酸酶2C基因At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270编码的氨基酸序列,使用CLUSTAL W(1.83)多序列比对程序(可以在国立遗传学研究所的DDBJ中使用(http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/top-j.html))进行对比解析的结果示于图1(使用的氨基酸序列取代行列表使用默认值的BLOSUM矩阵)。如图1所示,可判定这些分类为E组的蛋白磷酸酶2C基因在标记为I~III的区域具有特征通用序列。通过将这些标记为I~III的区域与后述的来自稻的蛋白磷酸酶2C基因一起进行对比解析,从而能够定义由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列。
其中,在序列号1表示的氨基酸序列中,标记为Xaa的氨基酸残基是任意的氨基酸,不限定于任何氨基酸。其中,优选序列号1表示的氨基酸序列中的N末端侧第1个氨基酸残基是亮氨酸(三个字符标记:Leu,一个字符标记:L,以下同样)或苯丙氨酸(Phe,F)。优选序列号1表示的氨基酸序列中的N末端侧第4个氨基酸残基是缬氨酸(Val,V)、异亮氨酸(Ile,I)或蛋氨酸(Met,M)。优选序列号1表示的氨基酸序列中的N末端侧第16个氨基酸残基是丝氨酸(Ser,S)或丙氨酸(Ala,A)。优选序列号1表示的氨基酸序列中的N末端侧第17个氨基酸残基是赖氨酸(Lys,K)、精氨酸(Arg,R)、谷氨酰胺(Gln,Q)或天冬酰胺(Asn,N)。即作为由序列号1表示的氨基酸序列构成的通用序列,更具体而言,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采用的氨基酸残基的变动。另外,在下述氨基酸序列中,X意思是指在该位置可采用任意的氨基酸残基。
另外,该通用序列可以是在图1中的区域I的N末端侧含有3个氨基酸残基:(D/E/N)XX的序列。
其中,在序列号2表示的氨基酸序列中,标记为Xaa的氨基酸残基是任意的氨基酸,不限定于任何氨基酸。其中,优选序列号2表示的氨基酸序列中的N末端侧第5个氨基酸残基是甘氨酸(Gly,G)、丙氨酸(Ala,A)或丝氨酸(Ser,S)。优选序列号2表示的氨基酸序列中的N末端侧第6个氨基酸残基是缬氨酸(Val,V)、亮氨酸(Leu,L)或异亮氨酸(Ile,I)。优选序列号2表示的氨基酸序列中的N末端侧第9个氨基酸残基是异亮氨酸(Ile,I)、缬氨酸(Val,V)、苯丙氨酸(Phe,F)、蛋氨酸(Met,M)或亮氨酸(Leu,L)。优选序列号2表示的氨基酸序列中的N末端侧第12个氨基酸残基是甘氨酸(Gly,G)或丙氨酸(Ala,A)。优选序列号2表示的氨基酸序列中的N末端侧第15个氨基酸残基是亮氨酸(Leu,L)、缬氨酸(Val,V)或异亮氨酸(Ile,I)。优选序列号2表示的氨基酸序列中的N末端侧第17个氨基酸残基是异亮氨酸(Ile,I)、缬氨酸(Val,V)或蛋氨酸(Met,M)。优选序列号2表示的氨基酸序列中的N末端侧第18个氨基酸残基是甘氨酸(Gly,G)或丙氨酸(Ala,A)。优选序列号2表示的氨基酸序列中的N末端侧第22个氨基酸残基是天冬氨酸(Asp,D)或组氨酸(His,H)。优选序列号2表示的氨基酸序列中的N末端侧第26个氨基酸残基是缬氨酸(Val,V)或异亮氨酸(Ile,I)。优选序列号2表示的氨基酸序列中的N末端侧第27个氨基酸残基是亮氨酸(Leu,L)、蛋氨酸(Met,M)或异亮氨酸(Ile,I)。即作为由序列号2表示的氨基酸序列构成的通用序列,更具体而言,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采用的氨基酸残基的变动。另外,在下述氨基酸序列中,X意思是指在该位置可采用任意的氨基酸残基。
其中,在序列号3表示的氨基酸序列中,标记为Xaa的氨基酸残基是任意的氨基酸,不限定于任何氨基酸。其中,优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第4个氨基酸残基是蛋氨酸(Met,M)、缬氨酸(Val,V)或苯丙氨酸(Phe,F)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第5个氨基酸残基是丝氨酸(Ser,S)、丙氨酸(Ala,A)或苏氨酸(Thr,T)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第7个氨基酸残基是丙氨酸(Ala,A)或丝氨酸(Ser,S)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第8个氨基酸残基是苯丙氨酸(Phe,F)、异亮氨酸(Ile,I)或缬氨酸(Val,V)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第14个氨基酸残基是赖氨酸(Lys,K)或谷氨酸(Glu,E)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第18个氨基酸残基是缬氨酸(Val,V)或亮氨酸(Leu,L)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第19个氨基酸残基是异亮氨酸(Ile,I)或缬氨酸(Val,V)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第23个氨基酸残基是谷氨酸(Glu,E)、谷氨酰胺(Gln,Q)或天冬氨酸(Asp,D)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第24个氨基酸残基是异亮氨酸(Ile,I)、缬氨酸(Val,V)或苯丙氨酸(Phe,F)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第29个氨基酸残基是异亮氨酸(Ile,I)、亮氨酸(Leu,L)或缬氨酸(Val,V)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第30个氨基酸残基是丝氨酸(Ser,S)、苏氨酸(Thr,T)或天冬酰胺(Asn,N)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第33个氨基酸残基是天冬氨酸(Asp,D)、天冬酰胺(Asn,N)或组氨酸(His,H)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第35个氨基酸残基是苯丙氨酸(Phe,F)或酪氨酸(Tyr,Y)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第36个氨基酸残基是亮氨酸(Leu,L)、异亮氨酸(Ile,I)、缬氨酸(Val,V)、苯丙氨酸(Phe,F)或蛋氨酸(Met,M)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第37个氨基酸残基是缬氨酸(Val,V)、亮氨酸(Leu,L)或异亮氨酸(Ile,I)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第38个氨基酸残基是亮氨酸(Leu,L)或缬氨酸(Val,V)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第40个氨基酸残基是苏氨酸(Thr,T)或丝氨酸(Ser,S)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第43个氨基酸残基是缬氨酸(Val,V)、异亮氨酸(Ile,I)或蛋氨酸(Met,M)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第44个氨基酸残基是色氨酸(Trp,W)或苯丙氨酸(Phe,F)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第45个氨基酸残基是天冬氨酸(Asp,D)或谷氨酸(Glu,E)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第47个氨基酸残基是亮氨酸(Leu,L)、异亮氨酸(Ile,I)或蛋氨酸(Met,M)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第48个氨基酸残基是丝氨酸(Ser,S)、苏氨酸(Thr,T)或脯氨酸(Pro,P)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第49个氨基酸残基是天冬酰胺(Asn,N)或丝氨酸(Ser,S)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第52个氨基酸残基是缬氨酸(Val,V)或丙氨酸(Ala,A)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第55个氨基酸残基是亮氨酸(Leu,L)、缬氨酸(Val,V)、异亮氨酸(Ile,I)或蛋氨酸(Met,M)。优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第56个氨基酸残基是异亮氨酸(Ile,I)或缬氨酸(Val,V)。即作为由序列号3表示的氨基酸序列构成的通用序列,更具体而言,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/D(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采用的氨基酸残基的变动。另外,在下述氨基酸序列中,X意思是指在该位置可采用任意的氨基酸残基。
其中,更优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第20个氨基酸残基是丙氨酸(Ala,A)、丝氨酸(Ser,S)或半胱氨酸(Cys,C)。另外,更优选序列号3表示的氨基酸序列中的N末端侧第50个氨基酸残基是天冬氨酸(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)。
在规定位置可采用的氨基酸残基的变动是基于以下理由。如参考文献(1)(“McKee生物化学”第3版5章氨基酸·肽·蛋白质5.1氨基酸,监修:市川厚,监译:福冈伸一,发行者:曾根良介,发行单位:(株)化学同人,ISBN4-7598-0944-9)所记载,熟知氨基酸按照具有同样性质(化学性质、物理大小)的侧链进行分类。另外,熟知在保持蛋白质的活性的情况下、分类为规定组的氨基酸残基间的分子进化上的取代高频率地发生。以该见解为基础,提出并广泛使用参考文献(2):Henikoff S.,Henikoff J.G.,Amino-acid substitution matrices from protein blocks,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89,10915-10919(1992)中的Fig.2氨基酸残基的取代变异的得分矩阵(BLOSUM)。在参考文献(2)中,侧链的化学性质相似的氨基酸之间的氨基酸取代是基于给予蛋白质整体的结构或功能变化少的知识。依照所述参考文献(1)和(2),以多重对比来分析的氨基酸的侧链组可以以化学性质、物理大小等指标为基础考虑。即,在参考文献(2)公开的得分矩阵(BLOSUM)中,示出了具有得分为0以上的值的氨基酸、优选是具有1以上的值的氨基酸的组。作为代表性的组,可举出下述8个组。其它的细化分组可以是该得分的值为0以上相互之间的氨基酸组、优选是1以上相互之间的氨基酸组、进一步优选为2以上的氨基酸组。
1)脂肪族疏水性氨基酸组(ILMV组)
该组是在所述参考文献(1)表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,由V(Val,缬氨酸)、L(Leu,亮氨酸)、I(Ile,异亮氨酸)和M(Met,蛋氨酸)构成。参考文献(1)的分类为中性非极性氨基酸的氨基酸中FGACWP由于以下理由而不包含在该“脂肪族疏水性氨基酸组”中。G(Gly,甘氨酸)、A(Ala,丙氨酸)为甲基以下的大小因而非极性效果弱。C(Cys,半胱氨酸)是因为S-S键有时担负重要的作用,另外具有与氧原子或氮原子形成氢键的特性。F(Phe,苯丙氨酸)、W(Trp,色氨酸)是因为侧链具有特别大的分子量且芳香族的效果强。P(Pro,脯氨酸)是因为亚氨酸效果强,会固定多肽主链的角度。
2)具有羟基亚甲基的组(ST组)
该组是中性极性氨基酸中侧链具有羟基亚甲基的氨基酸的组,由S(Ser,丝氨酸)和T(Thr,苏氨酸)构成。在S和T的侧链存在的羟基是糖的结合部位,所以很多时候是某些多肽(蛋白质)具有特定活性所需要的重要的部位。
3)酸性氨基酸(DE组)
该组是侧链具有显酸性的羧基的氨基酸的组,由D(Asp,天冬氨酸)和E(Glu,谷氨酸)组成。
4)碱性氨基酸(KR组)
该组是碱性氨基酸的组,由K(Lys,赖氨酸)和R(Arg,精氨酸)构成。该K和R在pH的大范围内带正电,具有碱性的性质。另一方面,分类为碱性氨基酸的H(His、组氨酸)在pH7几乎不离子化,所以不分在该组。
5)亚甲基=极性基团(DHN组)
该组的特征在于,全部是亚甲基作为侧链与α位碳结合,在其端部具有极性基团。具有作为非极性基团的亚甲基的物理大小相似的特征,由N(Asn,天冬酰胺,极性基团是酰胺基)、D(Asp,天冬氨酸、极性基团是羧基)和H(His,组氨酸,极性基团是咪唑基)组成。
6)二亚甲基=极性基团(EKQR组)
该组的特征在于,全部是二亚甲基以上的直链烃作为侧链与α位碳结合,在其端部具有极性基团。具有作为非极性基团的二亚甲基的物理大小相似的特征。由E(Glu,谷氨酸,极性基团是羧基)、K(Lys,赖氨酸,极性基团是氨基)、Q(Gln,谷氨酰胺,极性基团是酰胺基)、R(Arg,精氨酸,极性基团是亚氨基和氨基)组成。
7)芳香族(FYW组)
该组是侧链具有苯核的芳香族氨基酸,具有芳香族特有的化学性质的特征。由F(Phe,苯丙氨酸)、Y(Tyr,酪氨酸)、W(Trp,色氨酸)组成。
8)环状和极性(HY组)
该组是侧链具有环状结构且同时具有极性的氨基酸,由H(H,组氨酸,环状结构和极性基团都是咪唑基)、Y(Tyr,酪氨酸,环状结构是苯环、极性基团是羟基)组成。
如上所述,可判定在序列号1~3表示的规定氨基酸序列中,尽管可以使Xaa所示的氨基酸残基采用任意的氨基酸,但也可以使Xaa所示的氨基酸残基被所述1)~8)组内的氨基酸取代。即,在本发明中,导入植物体内的或改变表达控制区域的蛋白磷酸酶2C基因只要是从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列,则可以是来自任何植物的蛋白磷酸酶2C基因。
更具体而言,作为在拟南芥中从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列的蛋白磷酸酶2C的编码基因,可举出At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640、At5g27930-AtPP2C6-7、At2g20050和At3g06270,本发明中,将选自这些基因群中的至少一种的基因导入植物体内或改变内在的该基因的表达控制区域。其中,在本发明中,优选将选自At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7中的至少一种的基因导入植物体内,或改变内在的该基因的表达控制区域。尤其在本发明中,更优选将选自At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7中的至少一种的基因导入植物体内,或改变内在的该基因的表达控制区域,最优选将At3g05640所特定的基因导入植物体内,或改变内在的该基因的表达控制区域。
应予说明,对于At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7编码的氨基酸序列,使用CLUSTALW(1.83)多序列比对程序(可以在国立遗传学研究所的DDBJ中使用(http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/top-j.html))进行对比解析后的结果示于图2(使用的氨基酸序列取代行列表使用默认值的BLOSUM矩阵)。
即,在图2中表示了At1g03590-AtPP2C6-6、At1g16220、At1g79630、At5g01700、At3g02750、At5g36250、At5g26010、At4g32950、At3g16800、At3g05640和At5g27930-AtPP2C6-7编码的蛋白磷酸酶2C中的3个通用序列。通过将图2中的标记为I~III的区域与后述的来自稻的蛋白磷酸酶2C基因的同源序列一起进行对比解析,从而由上述的序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列可以分别另称为由序列号48~55表示的氨基酸序列构成的3个通用序列。
序列号48表示的通用序列,更具体而言,是(L/F)CG(V/I/M)FDGHGXXGXX(V/I)(S/A)(K/R)XV。序列号49表示的通用序列,更具体而言,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50表示的通用序列,更具体而言,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)。
应予说明,在这些氨基酸序列中,括号内的多个氨基酸表示在该位置可采用的氨基酸残基的变动。另外,在这些氨基酸序列中,X意思是指在该位置可采用任意的氨基酸残基。
其中,更优选序列号49表示的氨基酸序列中的N末端侧第9个氨基酸残基是异亮氨酸(Ile,I)、缬氨酸(Val,V)或苯丙氨酸(Phe,F)。另外,更优选序列号49表示的氨基酸序列中的N末端侧第11个氨基酸残基是谷氨酰胺(Gln,Q)或组氨酸(His,H)。另外,更优选序列号49表示的氨基酸序列中的N末端侧第13个氨基酸残基是赖氨酸(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,更优选序列号50表示的氨基酸序列中的N末端侧第7个氨基酸残基是丙氨酸(Ala,A)。另外,更优选序列号50表示的氨基酸序列中的N末端侧第8个氨基酸残基是苯丙氨酸(Phe,F)。另外,更优选序列号50表示的氨基酸序列中的N末端侧第11个氨基酸残基是苯丙氨酸(Phe,F)或酪氨酸(Tyr,Y)。另外,更优选序列号50表示的氨基酸序列中的N末端侧第13个氨基酸残基是亮氨酸(Leu,L)或异亮氨酸(Ile,I)。另外,更优选序列号50表示的氨基酸序列中的N末端侧第15个氨基酸残基是天冬氨酸(Asp,D)、丝氨酸(Ser,S)或谷氨酸(Glu,E)。另外,更优选序列号50表示的氨基酸序列中的N末端侧第20个氨基酸残基是丝氨酸(Ser,S)、丙氨酸(Ala,A)或半胱氨酸(Cys,C)。另外,更优选序列号50表示的氨基酸序列中的N末端侧第27个氨基酸残基是组氨酸(His,H)或精氨酸(Arg,R)。另外,更优选序列号50表示的氨基酸序列中的N末端侧第34个氨基酸残基是谷氨酰胺(Gln,Q)、谷氨酸(Glu,E)或组氨酸(His,H)。另外,更优选序列号50表示的氨基酸序列中的N末端侧第36个氨基酸残基是亮氨酸(Leu,L)、异亮氨酸(Ile,I)或缬氨酸(Val,V)。另外,更优选序列号50表示的氨基酸序列中的N末端侧第47个氨基酸残基是亮氨酸(Leu,L)、异亮氨酸(Ile,I)或缬氨酸(Val,V)。另外,更优选序列号50表示的氨基酸序列中的N末端侧第50个氨基酸残基是赖氨酸(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At3g05640所特定的基因中的编码区域的碱基序列表示为序列号4,将由At3g05640所特定的基因编码的蛋白磷酸酶2C的氨基酸序列表示为序列号5。
另外,在本发明中,也可以将与上述列举的基因在功能上等效的基因导入植物体内,或改变内在的该基因的表达控制区域。其中,所谓在功能上等效的基因,是指例如来自拟南芥以外的生物且含有编码蛋白磷酸酶2C的基因,该蛋白磷酸酶2C从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列(优选是由序列号48~50表示的氨基酸序列构成的3个通用序列。以下相同)。另外,所谓在功能上等效的基因,是指编码具有蛋白磷酸酶2C活性的蛋白质的基因。所谓蛋白磷酸酶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,某一基因是否编码具有蛋白磷酸酶2C活性的蛋白质,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适当使用以往公知的方法。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公司制)。
其中,作为拟南芥以外的生物,没有任何限定,例如可举出稻。即,作为在功能上等效的基因,可举出稻中的Os05g0358500基因。将Os05g0358500基因的编码区域的碱基序列表示为序列号6,将由该基因编码的蛋白质的氨基酸序列表示为序列号7。另外,作为是来自稻的基因且在所述功能上等效的基因,可举出Os11g0109000(将碱基序列和氨基酸序列表示为序列号8和9)、Os12g0108600(将碱基序列和氨基酸序列表示为序列号10和11)、Os02g0471500(将碱基序列和氨基酸序列表示为序列号12和13)、Os04g0321800(将碱基序列和氨基酸序列表示为序列号14和15)、Os11g0417400(将碱基序列和氨基酸序列表示为序列号16和17)、Os07g0566200(将碱基序列和氨基酸序列表示为序列号18和19)、Os08g0500300(将碱基序列和氨基酸序列表示为序列号20和21)、Os02g0224100(将碱基序列和氨基酸序列表示为序列号22和23)以及Os02g0281000(将碱基序列和氨基酸序列表示为序列号51和52)。
另外,作为来自拟南芥和稻以外的植物且在所述功能上等效的基因,可举出来自毛果杨(Populus trichocarpa)的基因(UniProt数据库登录序号A9P973、A9PFS0和A9P7U4),可举出来自欧洲葡萄(Vitis vinifera)的基因(UniProt数据库登录序号A7PRZ8、A7Q8H4、A7PV59、A5C3B0、A5BF43、A7QFG6、A7P4H7、A5C0C9、A5AP53、A7QQF9和A5BDP5),可举出来自蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)的基因(UniProt数据库登录序号Q2HW33和Q4L0F8),可举出来自紫花苜蓿(Medicago sativa)的基因(GenBank数据库登录序号AY651248),可举出来自小立碗藓(Physcomitrella patens)的基因(UniProt数据库登录序号A9SE70、A9SE69和A9RFU1),可举出来自冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)的基因(UniProt数据库登录序号2511453C),可举出来自莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的基因(UniProt数据库登录序号A8HQG8),可举出来自玉米(Zea mays)的基因(GenBank数据库登录序号BT024031、BT017414和BT024134),可举出来自芜菁(Brassica rapa)的基因(GenBank数据库登录序号AC189312和AC189579),可举出来自番茄(Solanum lycopersicum)的基因(GenBank数据库登录序号AP009550、AP009302和AP009278),可举出来自斑点猴面花(Mimulus guttatus)的基因(GenBank数据库登录序号AC182571),可举出来自单细胞红藻类的温泉原始红藻(Cyanidioschyzon merolae)的基因(GenBank数据库登录序号AP006489)。
以这些为代表的拟南芥以外的植物中的、编码从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列的蛋白磷酸酶2C的基因,可以以上述列举的来自拟南芥的蛋白磷酸酶2C基因的碱基序列或蛋白磷酸酶2C的氨基酸序列为基础、由GenBank等公知的数据库容易地检索·确定。
应予说明,在本发明中,作为蛋白磷酸酶2C基因,不限定于由上述的序列号4~23表示的碱基序列和氨基酸序列构成的蛋白磷酸酶2C基因。即,作为蛋白磷酸酶2C基因,可以是含有在序列号4~23的奇数序号表示的氨基酸序列中缺失、取代、添加或插入1个或多个氨基酸序列的氨基酸序列且具有蛋白磷酸酶2C活性的物质。其中,作为多个氨基酸,是指例如1到20个,优选1到10个,更优选1到7个,进一步优选1个到5个,特别优选1个到3个。应予说明,可以通过使用本技术领域公知的方法改变编码所述蛋白磷酸酶2C基因的碱基序列从而进行氨基酸的缺失、取代或添加。对碱基序列导入变异,可以采用Kunkel法或Gapped duplex法等公知手法或者基于其的方法进行,例如可使用利用了部位特异性突变诱导法的变异导入用试剂盒(例如Mutant-K、Mutant-G(均为商品名,TAKARA Bio公司制))等,或使用LA PCR in vitro Mutagenesis系列试剂盒(商品名,TAKARA Bio公司制)来导入变异。另外,作为变异导入方法,可以是使用以EMS(甲烷磺酸乙酯)、5-溴尿嘧啶、2-氨基嘌呤、羟胺、N-甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍、其它致癌性化合物为代表的化学变异剂的方法,也可以是以X射线、α射线、β射线、γ射线、离子束为代表的放射线处理或紫外线处理的方法。
另外,作为蛋白磷酸酶2C基因,可以是由序列号4~23表示的碱基序列和氨基酸序列构成的蛋白磷酸酶2C基因的相同基因。其中,所谓相同基因,通常是指由共同的祖先基因进化分支而来的基因,是指包含2种物种的相同基因(直系(ortholog))和同一种内由重复分支而产生的相同基因(旁系(paralog))。换言之,上述“在功能上等效的基因”是包含直系、旁系的相同基因的意思。其中,上述“在功能上等效的基因”也包含不由共同基因进化、仅具有类似功能的基因。
作为与由序列号4~23表示的碱基序列和氨基酸序列构成的蛋白磷酸酶2C基因类似的基因,可举出编码以下蛋白质的基因,该蛋白质:具有与这些氨基酸序列的相似度(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末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列;具有蛋白磷酸酶2C活性。其中,相似度的值是指使用安装有BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)程序的电脑程序以及储存有基因序列信息的数据库以默认设定求出的值。
另外,与由序列号4~23表示的碱基序列和氨基酸序列构成的蛋白磷酸酶2C基因类似的基因,在植物基因组信息不明时,可以如下确定:从对象植物提取出基因组或者构建对象植物的cDNA文库,分离出在严格条件下对由序列号4~23表示的碱基序列和氨基酸序列构成的蛋白磷酸酶2C基因的至少一部分进行杂交的基因组区域或cDNA。其中,所谓严格条件,即指形成特异性杂交、不形成非特异性杂交的条件。例如可举出在45℃、6×SSC(氯化钠/柠檬酸钠)的杂交、之后在50~65℃、0.2~1×SSC、0.1%SDS的清洗,或者作为这种条件,可举出在65~70℃、1×SSC的杂交、之后在65~70℃、0.3×SSC的清洗。可以通过J.Sambrook et al.Molecular Cloning,A Laboratory Manual,2nd Ed.,Cold Spring Harbor Laboratory(1989)所记载的方法等以往公知的方法进行杂交。
作为将该蛋白磷酸酶2C基因导入植物体内的方法,可举出在可在植物体内表达的启动子的控制下导入配置有外源性蛋白磷酸酶2C基因的表达载体的方法。作为改变内在的该基因的表达控制区域的方法,可举出改变对象植物体中的内源性蛋白磷酸酶2C基因的启动子的方法。
作为一例,优选在可在植物体内表达的启动子的控制下将配置有上述蛋白磷酸酶2C基因的表达载体导入对象植物的方法。
谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因
在本发明中,谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因是编码以下酶的基因,该酶通过与谷胱甘肽结合来控制活性,具有催化在叶绿体等质体内将果糖-1,6-二磷酸变换为二羟丙酮磷酸和甘油醛-3-磷酸的反应(可逆反应)的活性。谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因只要是编码具有所述活性的酶的基因,则可以是来自任何植物的基因,也可以是向从植物分离出的基因导入突变的变异型基因。
作为一例,可以使用来自拟南芥的谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因。对于来自拟南芥的谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因,在WO2007/091634号公报中公开了FBA1基因。将该FBA1基因中的编码区域的碱基序列表示为序列号31,将由FBA1基因编码的谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的氨基酸序列表示为序列号32。另外,拟南芥中的FBA1基因也可称为At2g01140基因。
另外,在本发明中,也可以将与所述At2g01140基因在功能上等效的基因导入植物体内,或改变内在的该基因的表达控制区域。其中,所谓在功能上等效的基因,例如是含有来自拟南芥以外的生物且具有谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的基因的含义。另外,例如可以通过在含有果糖1,6-二磷酸作为基质的缓冲液中使活性测定对象的蛋白质作用,测定生成的二羟丙酮磷酸和/或甘油醛-3-磷酸从而测定果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性。或者,果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性也可以如下进行测定。即,首先,在含有果糖1,6-二磷酸作为基质的缓冲液中使活性测定对象的蛋白质作用。使磷酸丙糖异构酶与生成的甘油醛-3-磷酸作用,生成二羟丙酮磷酸。在甘油-3-磷酸脱氢酶的存在下将该二羟丙酮磷酸变为甘油-3-磷酸时,因为NADH形成β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化型(NAD),所以NADH所产生的340nm的吸光度减少。由此,通过测定该NADH的减少速度,从而可以对活性测定对象蛋白质评价醛缩酶活性。
另外,谷胱甘肽对评价对象蛋白质的结合性,既可以通过该蛋白质的氨基酸序列中的谷胱甘肽结合序列的有无来进行评价,也可以在谷胱甘肽转移酶和谷胱甘肽的存在下使评价对象蛋白质作用,通过测定谷胱甘肽的结合的有无来进行评价。
另外,对于评价对象蛋白质是否是质体型,既可以通过该蛋白质的氨基酸序列中的转运肽序列的有无来进行评价,也可以制出导入编码该蛋白质与荧光蛋白质等报告蛋白的融合蛋白质的基因的植物,通过检测报告蛋白来检测出该蛋白质的质体所在性,从而进行评价。
其中,作为拟南芥以外的生物,,没有任何限定,例如可举出稻(Oryza sativa)。即,作为在功能上等效的基因,可举出稻中的Os01g0118000基因。将由Os01g0118000基因编码的蛋白质的氨基酸序列表示为序列号43。
另外,作为来自拟南芥和稻以外的植物且在所述功能上等效的基因,可举出来自欧洲葡萄(Vitis vinifera)的基因(NCBI Entrez Proteindatabase的登录序号CAO42215(序列号40))、来自蓖麻(Ricinuscommunis)的基因(NCBI Entrez Protein数据库的登录序号EEF36097(序列号39))、来自毛果杨(Populus trichocarpa)的基因(NCBIEntrez Protein数据库的登录序号EEE88847(序列号38)、EEF02079(序列号36)和ABK94899(序列号37))、来自北美云杉(Picea sitchensis)的基因(NCBI Entrez Protein数据库的登录序号ABK24568(序列号35)、ABK24286(序列号33)和ABK25226(序列号34))以及来自玉米(Zea mays)的基因(NCBI EntrezProtein数据库的登录序号ACG47464(序列号41)和ACG47669(序列号42))。
以它们为代表的拟南芥以外的植物中的、具有谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的基因可以以上述举出的来自拟南芥的FBA1基因(At2g01140基因)的碱基序列、由该基因编码的蛋白质的氨基酸序列为基础,由GenBank等公知的数据库容易地检索·确定。
将对于序列号32~43表示的氨基酸序列、使用CLUSTAL W(1.83)多序列比对程序(可以在国立遗传学研究所的DDBJ中使用(http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/top-j.html))进行对比解析的结果示于图3(使用的氨基酸序列取代行列表使用默认值的BLOSUM矩阵)。如图3所示,可判定谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因显示非常高的相同性。另外,将序列号32~43表示的氨基酸序列的谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因和拟南芥中的果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因(FBA2基因(At4g38970)、FBA3基因(At2g21330))以及烟草中的果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因(BAA77604)做成系统树,将其结果示于图4。如图4的虚线框所示,序列号32~43表示的氨基酸序列的谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因形成了与拟南芥中的FBA2基因、FBA3基因以及烟草中的BAA77604基因不同的一组。
应予说明,拟南芥中的FBA2基因和FBA3基因编码的果糖-1,6-二磷酸醛缩酶,不具有通过谷胱甘肽显示果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的特征。
本发明中,作为谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因,不限定于由上述序列号31表示的碱基序列、编码序列号32~43表示的氨基酸序列构成的蛋白质的基因。即,作为谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因,也可以包括在序列号32~43表示的氨基酸序列中缺失、取代、添加或插入1个或多个氨基酸序列的氨基酸序列且具有谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的物质。其中,作为多个氨基酸,例如是指1到20个、优选1到10个、更优选1到7个、进一步优选1个到5个、特别优选1个到3个。应予说明,氨基酸的缺失、取代或添加可以适用上述的“蛋白磷酸酶2C基因”一栏中公开的方法。
另外,作为谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因,可以是由序列号31表示的碱基序列、编码序列号32~43表示的氨基酸序列构成的蛋白质的基因的相同基因。其中,所谓相同基因,通常是指由共同的祖先基因进化分支而来的基因,是指包括2种物种的相同基因(直系(ortholog))和同一种内由重复分支而产生的相同基因(旁系(paralog))。换言之,上述“在功能上等效的基因”是包括直系、旁系的相同基因的意思。其中,上述“在功能上等效的基因”也包括不由共同基因进化、仅具有类似功能的基因。
作为与由序列号31表示的碱基序列、编码序列号32~43表示的氨基酸序列构成的蛋白质的基因类似的基因,可举出编码以下蛋白质的基因:具有与它们的氨基酸序列的相似度(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,且具有谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性。其中,相似度的值是指适用上述“蛋白磷酸酶2C基因”一栏中公开的方法的值。
另外,与含有序列号31表示的碱基序列的基因、编码由序列号32~43表示的氨基酸序列构成的蛋白质的基因类似的基因,在植物基因组信息不明时,可以如下确定:从对象植物中提取出基因组或构建对象植物的cDNA文库,分离出在严格条件下对含有序列号31表示的碱基序列的基因、编码由序列号32~43表示的氨基酸序列构成的蛋白质的基因的至少一部分进行杂交的基因组区域或cDNA。其中,所谓严格条件,是指上述“蛋白磷酸酶2C基因”一栏中公开的条件。杂交可以适用上述“蛋白磷酸酶2C基因”一栏中公开的方法。
作为将该谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因导入植物体内,或者改变内在的该基因的表达控制区域的方法,可以适用上述“蛋白磷酸酶2C基因”一栏中公开的方法。
表达载体
表达载体可按照含有可在植物体内表达的启动子与上述蛋白磷酸酶2C基因和谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的方式构建。应予说明,也可以分别准备含有蛋白磷酸酶2C基因的表达载体和含有谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的表达载体。
作为成为表达载体的母体的载体,可以使用以往公知的各种载体。例如可使用质粒、噬菌体、或粘粒等,可根据导入的植物细胞、导入方法进行适当选择。具体而言,例如可举出pBR322、pBR325、pUC19、pUC119、pBluescript、pBluescriptSK、pBI系的载体等。特别地,当向植物体的载体导入法是使用农杆菌属的方法时,优选使用pBI系的双元载体。作为pBI系的双元载体,具体而言,例如可举出pBIG、pBIN19、pBI101、pBI121、pBI221等。
启动子只要是可以在植物体内使蛋白磷酸酶2C基因和谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因表达的启动子则没有特别限定,可以优选使用公知的启动子。作为该启动子,例如可举出花椰菜花叶病毒35S启动子(CaMV35S)、各种肌动蛋白基因启动子、各种泛肽基因启动子、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、napin基因启动子等。其中,可以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泛肽基因启动子。如果使用所述各启动子,则在导入植物细胞内时可以使任意基因强烈表达。
另外,作为启动子,也可以使用具有在植物中部位特异性表达功能的启动子。作为这种启动子,可以使用以往公知的任何启动子。通过使用这种启动子,使所述蛋白磷酸酶2C基因、谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因部位特异性地表达,从而可以使表达的植物器官比野生型大。
应予说明,除启动子、所述蛋白磷酸酶2C基因以及所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因以外,表达载体可以进一步含有其它的DNA片段。该其它的DNA片段没有特别限定,但可举出终止子、标记序列、增强序列、用于提高翻译效率的碱基序列等。另外,所述重组表达载体也可以进一步具有T-DNA区域。尤其对于使用农杆菌属将所述重组表达载体导入植物体的情况,T-DNA区域可以提高基因导入的效率。
转录终止子只要是具有作为转录终结部位的功能,则没有特别限定,可以是公知的终止子。例如,具体而言,可以优选使用胭脂碱合成酶基因的转录终结区域(Nos终止子)、花椰菜花叶病毒35S的转录终结区域(CaMV35S终止子)等。其中,可以更优选使用Nos终止子。通过在所述重组载体中将转录终止子配置在适当位置,从而可以防止发生在导入植物细胞后,不必要地合成长转录物,强力的启动子使转录物的复制数减少的现象。
作为重组体标记序列,例如可以使用耐药性基因。作为该耐药性基因的具体的一例,例如可举出对潮霉素、博来霉素、卡那霉素、庆大霉素、氯霉素等的耐药性基因。由此,通过选择在含有所述抗生素的培养基中生长的植物体,从而可以容易地选出转化的植物体。
作为用于提高翻译效率的碱基序列,例如可举出来自烟草花叶病毒的omega序列。通过将该omega序列配置在启动子的非翻译区域(5’UTR),从而可以提高所述融合基因的翻译效率。这样,在所述重组表达载体中,根据目的可以含有各种的DNA片段。
对于重组表达载体的构建方法,也没有特别限定,在适当选择的作为母体的载体上,将所述启动子、所述蛋白磷酸酶2C基因和/或所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因、以及转录抑制转换多聚核苷酸、以及根据需要所述其它的DNA片段按照形成规定顺序的方式导入即可。例如将所述蛋白磷酸酶2C基因或所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因、启动子、(根据需要,转录终止子等)连结,构建表达盒(カセツト),将其导入载体即可。在表达盒的构建中,例如可以先使各DNA片段的切断部位形成相互互补的突出末端,然后通过用连接酶进行反应,从而确定该DNA片段的顺序。应予说明,当表达盒含有终止子时,从上游起形成启动子、所述蛋白磷酸酶2C基因或所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因、终止子的顺序即可。另外,对于用于构建表达载体的试剂种类,即限制酶、连接酶等种类也没有特别限定,可以适当选择市售的产品使用。
另外,所述表达载体的增殖方法(生产方法)也没有特别限定,可以使用以往公知的方法。通常将大肠杆菌作为宿主在该大肠杆菌内增殖即可。此时,可以根据载体的种类,选择适当种类的大肠杆菌。
转化
上述的表达载体通过通常的转化方法而被导入对象植物内。将表达载体导入植物细胞的方法(转化方法)没有特别限定,可以使用与植物细胞相应的适当的以往公知的方法。具体而言,例如可以使用利用农杆菌属的方法或直接导入植物细胞的方法。作为利用农杆菌属的方法,例如可以使用Bechtold,E.,Ellis,J.and Pelletier,G.(1993)In PlantaAgrobacterium-mediated gene transfer by infiltration of adultArabidopsis plants.C.R.Acad.Sci.Paris Sci.Vie,316,1194-1199.或Zyprian E,Kado Cl,Agrobacterium-mediated plant transformation bynovel mini-T vectors in conjunction with a high-copy vir region helperplasmid.Plant Molecular Biology,1990,15(2),245-256.中记载的方法。
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(Electroporation法)、聚乙二醇法、粒子枪法、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,则只要具有对象基因的表达所必需的转录单元,例如含有启动子、转录终止子与对象基因的DNA就足够,载体功能不是必须的。另外,即使是不具有转录单元的仅含对象基因的蛋白质编码区域的DNA,只要能整合到宿主的转录单元内、表达对象基因即可。
作为导入所述表达载体、或不含表达载体而含有对象基因的表达盒的植物细胞,例如可举出花、叶、根等的植物器官中的各组织细胞、愈伤组织、悬浮培养细胞等。其中,对于表达载体而言,可以根据要生产的种类的植物体适当构建适合的表达载体,但也可以预先构建通用的表达载体、将其导入植物细胞。
作为表达载体的导入对象的植物,换言之作为生物量增产对象的植物,没有特别限定。即,通过导入上述的蛋白磷酸酶2C基因和所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因,从而对于所有植物体可期待生物量增产效果。作为对象植物,例如可举出双子叶植物、单子叶植物,例如属于芜菁科、稻科、茄科、豆科、杨柳科等的植物(参照下述),但不限定于这些植物。
芜菁科:拟南芥(Arabidopsis thaliana)、芜菁(Brassica rapa、Brassica napus、Brassica campestris)、卷心菜(Brassica oleracea var.capitata)、大白菜(Brassica rapa var.pekinensis)、小白菜(Brassica rapavar.chinensis)、蔓菁(Brassica rapa var.rapa)、野泽菜(Brassica rapa var.hakabura)、水白菜(Brassica rapa var.lancinifolia)、小松菜(Brassicarapa var.peruviridis)、青菜(Brassica rapa var.chinensis)、萝卜(Raphanus sativus)、山嵛菜(Wasabia japonica)等。
茄科:烟草(Nicotiana tabacum)、茄子(Solanum melongena)、马铃薯(Solaneum tuberosum)、番茄(Lycopersicon lycopersicum)、辣椒(Capsicum annuum)、矮牵牛(Petunia)等。
豆科:大豆(Glycine max)、豌豆(Pisum sativum)、蚕豆(Vicia faba)、多花紫藤(Wisteria floribunda)、落花生(Arachis hypogaea)、日本百脉根(Lotus corniculatus var.japonicus)、四季豆(Phaseolus vulgaris)、红豆(Vigna angularis)、洋槐(Acacia)等。
菊科:菊(Chrysanthemum morifolium)、向日葵(Helianthus annuus)等。
棕榈科:油棕(Elaeis guineensis、Elaeis oleifera)、椰子树(Cocosnucifera)、海枣(Phoenix dactylifera)、杯形花属(Copernicia)等。
漆树科:野漆树(Rhus succedanea)、腰果(Anacardium occidentale)、漆树(Toxicodendron vernicifluum)、芒果(Mangifera indica)、开心果(Pistacia vera)等。
瓜科:笋瓜(Cucurbita maxima、Cucurbita moschata、Cucurbitapepo)、黄瓜(Cucumis sativus)、王瓜(Trichosanthes cucumeroides)、大葫芦(Lagenaria siceraria var.gourda)等。
蔷薇科:紫花扁桃(Amygdalus communis)、玫瑰(Rosa)、草莓(Fragaria)、樱(Prunus)、苹果(Malus pumila var.domestica)等。
石竹科:香石竹(Dianthus caryophyllus)等。
杨柳科:黑杨(Populus trichocarpa、Populus nigra、Populus tremula)等。
稻科:玉米(Zea mays)、稻(Oryza sativa)、大麦(Hordeum vulgare)、小麦(Triticum aestivum)、竹(Phyllostachys)、甘蔗(Saccharumofficinarum)、象草(Pennisetum pupureum)、沙生蔗茅(Erianthusravenae)、芒草(Miscanthus virgatum)、高梁(Sorghum)黍(Panicum)等。
百合科:郁金香(Tulipa)、百合(Lilium)等。
其中,优选以甘蔗或玉米、油菜、向日葵等的能成为生物燃料的原料的能源作物为对象。原因是通过增产能源作物的生物量,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,本发明中可使用的蛋白磷酸酶2C基因和所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因,可以从各种植物中分离使用,可以根据生物量增产对象植物的种类适当选择使用。
即,生物量增产对象植物是单子叶植物时,作为蛋白磷酸酶2C基因,优选导入由单子叶植物分离出的产物。特别地,生物量增产对象植物是稻时,优选导入来自稻的蛋白磷酸酶2C基因(序列号6)。对于所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因也是同样地,可以根据生物量增产对象植物进行选择。
应予说明,在本发明中,即使生物量增产对象植物是单子叶植物,也可以导入来自双子叶植物的蛋白磷酸酶2C基因或谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因。即,例如来自拟南芥的蛋白磷酸酶2C基因(序列号4)和谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因(序列号31),不限于双子叶植物,也可以导入多数分类为单子叶植物的植物用以表达。
另一方面,在分别准备含有蛋白磷酸酶2C基因的表达载体和含有谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的表达载体时,既可以一起使用这些表达载体进行转化,也可以用一个表达载体进行转化得到转基因植物后、用另一个表达载体进一步转化该转基因植物。例如可以使用一个表达载体得到转基因植物后,收取该转基因植物的同系种子,确认后代植物中导入的基因已固定后,用另一个表达载体对该后代植物进行转化。
另外,也可以通过分别制造导入蛋白磷酸酶2C基因的转基因植物和导入谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的转基因植物,将这些转基因植物交配,从而得到兼有蛋白磷酸酶2C基因和谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的后代植物。
另外,也可以选出通过诱导突变、导入基因活性化因子等,植物体本来保有的蛋白磷酸酶2C基因和谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的表达发生活化的植物体。
其它工序、其它方法
上述转化处理后,可以通过以往公知的方法进行从植物体中选出适合的转化体的选出工序。选出方法没有特别限定,例如可以以耐潮霉素性等的耐药性为标准进行选出,也可以在培养转化体后,测定植物体本身或任意器官、组织的重量,与野生型比较,选出显著性地增产的植物体。
另外,可以按照常法由转化处理所得到的转基因植物得到后代植物。通过以生物量为基准选出保持有导入所述蛋白磷酸酶2C基因和所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因而获得的特性或者改变内在的该基因的表达控制区域而获得的特性的后代植物,从而可以制成由于具有所述特性因而生物量得到增产的稳定的植物系统。应予说明,也可以从转基因植物或其后代得到植物细胞或种子、果实、株、愈伤组织、块茎、切穗、块等的繁殖材料,量产由于以它们为基础具有所述特性因而生物量得到增产的稳定的植物系统。
应予说明,本发明中的植物体是指包含培养的植物个体、植物细胞、植物组织、愈伤组织、种子中的至少某一种。即,本发明中,只要是最终能培养成植物个体的状态的东西,全部看做植物体。另外,所述植物细胞包括各种形态的植物细胞。作为该植物细胞,例如包括悬浮培养细胞、原生质体、叶的切片等。可以通过使这些植物细胞增殖、分化从而得到植物体。应予说明,可以根据植物细胞的种类,使用以往公知的方法来进行基于植物细胞的植物体再生。
如上所述,依照本发明,可以提供以下植物体:通过导入上述的蛋白磷酸酶2C基因和所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因、或改变内在的该基因的表达控制区域,从而与野生型的植物体相比,每个个体的生物量和/或种子量显著性地增产。其中,生物量显著性地增产,是指与野生型相比每个个体的总重量在统计上显著性地增大。此时,即使植物体的一部分的组织特异性变大、其它组织与野生型同等,但只要植物体整体的总重量大则判定生物量增产。另外,种子量显著性地增产,是指与野生型相比,从一个个体上收获的种子的总量和/或总数在统计上显著性地变大。即,可以是每粒种子的大小提高的情况、每粒种子的大小同等而种子数量提高的情况或者每粒种子的大小提高且种子数量提高的情况的任何情况。
依照本发明,由于植物体的生物量和/或种子量增产,所以对于以植物体整体为生产目的的情况以及以植物体的一部分组织(例如种子等)或其含有成分为生产目的的情况的任何一种情况而言,可以达成生产率提高。例如,当以植物种子所含的油脂为生产目的时,可以大幅地提升单位种植面积所能够回收的油脂量。其中,作为油脂,没有特别限定,例如可以例示大豆油、芝麻油、橄榄油、椰子油、米油、棉籽油、葵花籽油、玉米油、红花油和菜籽油等的来自植物的油脂。另外,制造的油脂可以广泛用于家庭用途或工业用途,另外也可以用作生物柴油燃料的原料。即,依照本发明,通过利用导入所述蛋白磷酸酶2C基因和所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的、或改变内在的该基因的表达控制区域的植物体,从而可以低成本地制造上述的家庭用途或工业用途的油脂、生物柴油燃料等。
组合多种通过活化基因的表达而显示出有用的特性的基因改变技术,进一步增强有用特性,在产业上非常重要。但是,要找到组合哪些基因改变技术并不能说容易,当作为技术开发对象的基因很多时,需要对大量的组合进行评价。可推定本发明所用到的蛋白磷酸酶2C基因参与植物激素中尤其是赤霉酸或脱落酸所关联的信息传递,因而尝试组合被认为与这些信息传递的关联性低的、与光合成关联的谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因。结果,在导入这两种基因、或改变内在的该基因的表达控制区域的植物体的生物量和/或种子量的增产方面,显示出相加效果,因而,将像蛋白磷酸酶2C基因一样参与赤霉酸或脱落酸所关联的信息传递的基因、和在生物量和/或种子量的增产方面所述信息传递的变化不是主要因素的基因组合时,也可以期待相加效果。作为这样的基因,可举出AINTEGUMENTA(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,97 942-947,(2000))、ARGOS(Plant Cell,15,1951-1961,(2003))、ARL(Plant J.,47,1-9,(2006))、AVP1(Science,310,121-125,(2005))以及ARF2(Development,133,251-261,(2006))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定于这些实施例。
[参考例1]
1.材料和方法
1-1.实验材料
实验材料是使用拟南芥变异体(Activation-tag lines:Weigel T-DNAlines、20072系统)的种子。应予说明,种子从Nottingham ArabidopsisStock Centre(NASC)购入。对于作为实验材料使用的种子,可以参考Weigel,D.et al.,2000,Plant Physiol.122,1003-1013。
1-2.方法
1-2-1.耐盐性变异体的选出
将Weigel T-DNA lines的种子无菌播种在含有NaCl 125mM或150mM的改变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;和光纯药工业公司制)8g/L],在22℃、30~100μmol/m2/sec的照明下(16小时亮期/8小时暗期的循环)培养。播种后2~4周后,选出耐盐性变异体候选。应予说明,MS培养基可参照Murashige,T.et al.,1962,Physiol.Plant.15,473-497。另外,对于B5培养基,可参照Gamborg,O.L.et al.,1968,Experimental Cell Research50,151-158。
1-2-2.DNA制备
通过TAIL-PCR法决定T-DNA对选出的耐盐性拟南芥系统的基因组的插入部位。首先,从栽培的拟南芥上采收幼叶,在液氮冻结下粉碎。使用QIAGEN公司制DNA制备试剂盒(DNeasy Plant Mini Kit)按照试剂盒附带的标准规程制备DNA。
1-2-3.TAIL-PCR法和T-DNA插入部位的推定
在Weigel T-DNA lines所用到的激活标记用载体(pSKI015:GenBank accession No.AF187951)的左边的T-DNA序列(T-DNA leftborder)附近设定3种特异性引物TL1、TL2和TL3,使用任意引物P1,在以下的PCR反应液和反应条件下进行TAIL-PCR(岛本功、佐佐木卓治监修,新版,植物的PCR实验规程,2000,83-89pp,秀润社,东京;Liu,Y.G.and Whttier,R.F.,1995,Genomics 25,674-681;Liu,Y.G.et al.,Plant J.,8,457-463,1995),扩增与T-DNA邻接的基因组DNA。
引物TL1、TL2、TL3和P1的具体序列如下所述。
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)
应予说明,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)。
将第1次的PCR反应液组成和反应条件分别示于表1和表2。
[表1]
Figure BPA00001431380700321
[表2]
#1:94℃(30秒)/95℃(30秒)
#2:94℃(30秒)/65℃(30秒)/72℃(1分)循环5次
#3:94℃(30秒)/25℃(1分)→以3分钟到72℃/72℃(3分)循环1次
#4:94℃(15秒)/65℃(30秒)/72℃(1分)
    94℃(15秒)/68℃(30秒)/72℃(1分)
    94℃(15秒)/44℃(30秒)/72℃(1分)循环15次
#5:72℃(3分)
将第2次的PCR反应液组成和反应条件分别示于表3和表4。
[表3]
Figure BPA00001431380700322
[表4]
#6:94℃(15秒)/64℃(30秒)/72℃(1分)
    94℃(15秒)/64℃(30秒)/72℃(1分)
    94℃(15秒)/44℃(30秒)/72℃(1分)循环12次
#5:72℃(5分)
将第3次的PCR反应液组成和反应条件分别示于表5和表6。
[表5]
Figure BPA00001431380700331
[表6]
#7:94℃(30秒)/44℃(30秒)/72℃(1分)循环20次
#5:72℃(3分)
接着,将第2次和第3次反应产物在琼脂凝胶中进行电泳后,确认有无扩增和反应产物的特异性。另外,第3次扩增产物使用特异性引物TL3,直接用BigDye Terminator Cycle Sequencing Kit Ver.3.1(AppliedBiosystems公司制)进行测序反应,利用ABI PRISM 3100 GeneticAnalyzer(Applied Biosystems公司制)确定碱基序列。其结果,得到498bp的序列信息(序列号28)。
通过The Arabidopsis Information Resource(TAIR:http://www.arabidopsis.org/)的BLAST检索该得到的序列后,判明插入部位是拟南芥第3染色体的基因[AGI(The Arabidopsis GenomeInitiative gene code)编码:At3g05630]。
1-2-4.活化的基因的预测
由存在于经1-2-3.判明的T-DNA插入部位(At3g05630)附近10Kb以内的推定开放阅读框(ORF)基因的序列预测激活的基因。
1-2-5.预测的基因的取得
为了扩增含有1-2-4.中预测被激活(活化)的PP2C(proteinphosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF区域的片段,以TAIR(http://www.arabidopsis.org/home.html)所公开的序列信息为基础设计、合成PCR用引物5640PF1和5640PR1。应予说明,对于这些引物的末端,按照添加在向表达载体导入时必要的限制酶位点(Bsr G I或Sal I)的方式进行设计。
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.记载的方法,由野生型拟南芥、Col-0生态型制备模板DNA。使用Phusion High-Fidelity DNA聚合酶(NEW ENGLANDBioLabs:NEB公司制)作为酶,使用所述5640PF1和5640PR1作为引物。将PCR的反应液组成和反应条件分别示于表7和8。
[表7]
Figure BPA00001431380700341
[表8]
#1:98℃(30秒)
#2:98℃(10秒)/55℃(30秒)/72℃(30秒)循环15次
#5:72℃(10分)
将PCR扩增产物在2%琼脂凝胶(TAE缓冲液)中电泳,用溴化乙锭将片段染色。用刀切出含有目的片段的凝胶,使用GFX PCR DNA andGEL Band Purification Kit(Amersham公司制)溶出、精制目的DNA片段。在得到的DNA片段上,使用A-Addition Kit(QIAGEN公司制)添加腺嘌呤。使用TOPO TA Cloning Kit(Invitrogen公司制)将添加了腺嘌呤的扩增DNA连接到TA-Cloning用pCR2.1载体上后,转化到试剂盒附带的感受态细胞(E.coli TOP 10)中。转化后,在添加有50μl/ml的卡那霉素的LB培养基中培养,选出转化体。将出现的菌落在添加有50μl/ml的卡那霉素的LB培养基中液体培养,使用QIAGEN公司制Plasmid Mini Kit由得到的菌体制备质粒DNA。进行得到的克隆有含PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的载体的碱基序列确定和序列解析。
1-2-6.植物表达用载体的制造
制造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(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的结构。
首先,用限制酶SalI和BsrGI处理1-2-5.中将克隆有含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的pCR2.1载体。
接着,同样地用限制酶SalI和BsrGI处理含有omega序列的pBI121。对这些限制酶消化产物进行0.8%琼脂凝胶电泳,使用GFXPCR DNA and GEL Band Purification Kit(Amersham),由凝胶分别分取、精制含有约2700bp的PP2C(protein phosphatase 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片段为载体、导入含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段,按照载体∶插入片段比为1∶10进行混合,使用等量的TaKaRa Ligation kitver.2(Takara Bio公司制),在16℃进行一夜连接反应。
将全部反应液添加到100μl的感受态细胞(E.coli strain DH5α,TOYOBO公司制)中,按照试剂盒附带的规程进行转化。涂布在含有50μg/ml的卡那霉素的LB琼脂培养基,培养一夜,将出现的菌落在添加有50μg/ml的卡那霉素的LB培养基中液体培养,使用Plasmid MiniKit(QIAGEN公司制)由得到的菌体制备质粒DNA。
进行得到的亚克隆有含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的表达载体的碱基序列确定和序列解析。
1-2-7.使用农杆菌属法的对拟南芥的基因导入
利用电穿孔法(Plant Molecular Biology Mannal,第2版,B.G.Stanton and A.S.Robbert,Kluwer Acdemic Publishers 1994),将1-2-6.中制造的植物表达用载体导入农杆菌属·根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)C58C1株。接着,采用Clough等所记载的浸润法(Steven J.Clough and Andrew F.Bent,1998,The Plant Journal 16,735-743),将导入了植物表达用载体的农杆菌属·根癌农杆菌导入野生型拟南芥生态型Col-0。
在含有卡那霉素培养基中选出转化体,通过自体受粉制造T1代的植物,得到T2种子。
1-2-8.转化体的表达形的确认
将1-2-7.中制造的T2种子无菌播种,移植到加入了蛭石混合土的直径50mm的钵。移植非重组拟南芥作为比较对象。将其在22℃、16小时亮期8小时暗期、光强度约30~45μmol m-2 s-1的条件下进行栽培,移植后合计栽培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周后,用电子天平称量总生物量和种子量。
1-3.结果
作为所述1-2-8.的结果,将拍摄野生型和导入了含有PP2C(proteinphosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转基因植物体的地上部的照片示于图5。另外,作为结果,将测定地上部的总生物量和种子量的结果示于图6和图7。
从图5、图6和图7可知,导入了含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转基因植物体,地上部的总生物量比野生型大幅(约1.9~2.1倍)地提升,另外种子量也比野生型大幅(约1.7~1~倍)地提升。
[实施例1]
本实施例1中,制造对导入了PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的转基因植物进一步导入谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因(以下,FBA1基因)的转基因植物。
2.材料和方法
2-1.实验材料
实验材料使用1-2-7.中制造的导入了含有PP2C(proteinphosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转基因植物体的T3代以后的种子。野生型拟南芥使用生态型Col-0。
植物体播种到在正方形的塑料钵(6.5×6.5×5cm)中以2∶2∶1的比例从底部开始加入蛭石(旭工业公司制)、kureha培养土(kureha园艺培土,吴羽化学公司制)、蛭石的3层的土壤中,在培育温度22℃、长日(16小时亮/8小时暗)条件下培育。
2-2.方法
2-2-1.FBA1基因(At2g01140)的取得
从4周的拟南芥的野生型Columbia(Col-0)中分离出总RNA,使用Prost arfirststrandRT-PCR试剂盒(Stratagene公司制)进行RT-PCR(模板RNA量5.0μg),制出cDNA。
使用以FBA1基因(At2g01140)的cDNA序列(序列号31)为基础设计的下述特异性引物,将全长cDNA以2个片段通过PCR进行扩增,将各自的片段TA-克隆到pGEM-T载体(Promega公司制)上。
1F-1:5’-GGATCCTATGGCGTCTGCTAG-3’(序列号44)
1R-1:5’-ATCTGCAACGGTCTCGGGAGA-3’(序列号45)
1F-2:5’-GTGTGGTCCGAGGTGTTCTTCT-3’(序列号46)
1R-2:5’-GAGCTCGAGTAGGTGTAACCCTTG-3’(序列号47)
将2个片段在BstpI位点融合,构建含有全长cDNA的载体(pGEM-FBA1)。用限制酶BamHI和SacI处理用于制作转基因植物的pGEM-FBAl后,将片段导入pBI121载体。
2-2-2.植物表达用载体的制造
制造出在植物表达用载体pMAT137-HM(Matsuoka K.andNakamura K.,1991,Proc.Natl.Acad.Sci.U S A 88,834-838)中插入含有2-2-1.中取得的FBA1基因(At2g01140)的片段的结构。
首先,用XbaI和EcoRI切出含有整合到pBI121载体的FBA1基因和NOS终止子的片段,整合到用XbaI和EcoRI处理的pBluscriptII(SK+)载体(Stratagene公司制)。之后,用XbaI和KpnI切出含有FBA1基因和NOS终止子的片段,整合到用XbaI和KpnI处理的pMAT137-Hm载体。
2-2-3.使用农杆菌属法的对拟南芥的基因导入
采用电穿孔法(Plant MolecularBiology Mannal,第2版,B.G.Stanton and A.S.Robbert,Kluwer Acdemic Publishers 1994),将2-2-2.中制造的植物表达用载体pMATl37-Hm导入农杆菌属·根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)C58C1株。接着,采用由Clough等记载的浸润法(Steven J.Clough and Andrew F.Bent,1998,The PlantJournal 16,735-743),将导入了植物表达用载体的农杆菌属·根癌农杆菌导入野生型拟南芥生态型Col-0。
在含有潮霉素培养基中选出转化体,经自体受粉制造T1代的植物,得到T2种子。
2-2-4.转化体的表达形的确认
播种2-2-3.中制造的T2种子,播种到在正方形的塑料钵(6.5×6.5×5cm)中从底部开始以2∶2∶1的比例加入蛭石(旭工业公司制)、kureha培养土(kureha园艺培土、吴羽化学公司制)、蛭石的3层的土壤中,在培育温度22℃、长日(16小时亮/8小时暗)条件下培育。使用导入了参考例1中的1-2-7.所制造的PP2C基因的转基因植物体作为对象。将其在22℃、16小时亮期8小时暗期、光强度约70~100μmol m-2 s-1的条件下栽培,移植后合计栽培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周后,用电子天平称量总生物量。
2-3.结果
作为所述2-2-4.的结果,将拍摄野生型、导入了含有PP2C(proteinphosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转基因植物体以及对导入了含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转基因植物体导入FBA1基因(At2g01140)而成的植物体的地上部的照片示于图8。另外,作为结果,将测定地上部的总生物量的结果示于图9。应予说明,图9所示的生物量,测定6个钵的每个含有3个个体的钵的生物量,示出其平均值。
从图8可知,对导入了含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转基因植物体导入FBA1基因(At2g01140)而成的转基因植物体,地上部的大小比野生型和导入了含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转基因植物体大。
另外,从图9可知,对导入了含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转基因植物体导入FBA1基因(At2g01140)而成的转基因植物体,地上部的总生物量比导入了含有PP2C(protein phosphatase 2C)基因(At3g05640)的ORF的片段的转基因植物体高约8~14%。
将本说明书中引用的所有发行物、专利以及专利申请直接作为参考引入本说明书中。
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Figure IPA00001431380100021
Figure IPA00001431380100031
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Claims (51)

1.一种植物体,导入有编码蛋白磷酸酶2C的基因和编码谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因,或者改变了内在的该基因的表达控制区域,
所述蛋白磷酸酶2C从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列。
2.如权利要求1所述的植物体,其特征在于,编码所述蛋白磷酸酶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效的基因。
3.如权利要求1所述的植物体,其特征在于,编码所述蛋白磷酸酶2C的基因编码以下的(a)~(c)中任一种蛋白质:
(a)含有序列号5表示的氨基酸序列的蛋白质,
(b)含有在序列号5表示的氨基酸序列中缺失、取代、添加或插入1个或多个氨基酸的氨基酸序列、且具有蛋白磷酸酶2C活性的蛋白质,
(c)由在严格条件下对由序列号4表示的碱基序列的互补碱基序列构成的多聚核苷酸进行杂交的多聚核苷酸编码、且具有蛋白磷酸酶2C活性的蛋白质。
4.如权利要求2所述的植物体,其特征在于,所述在功能上等效的基因是来自拟南芥以外的生物的蛋白磷酸酶2C基因。
5.如权利要求4所述的植物体,其特征在于,所述拟南芥以外的生物是选自稻(Oryza sativa)、毛果杨(Populus trichocarpa)、欧洲葡萄(Vitis vinifera)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、小立碗藓(Physcomitrella patens)、冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)、莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)、玉米(Zea mays)、芜菁(Brassica rapa)、番茄(Solanumlycopersicum)、斑点猴面花(Mimulus guttatus)、单细胞红藻类的温泉原始红藻Cyanidioschyzon merolae中的一种。
6.如权利要求1所述的植物体,其特征在于,编码所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因是At2g01140基因或与该基因在功能上等效的基因。
7.如权利要求1所述的植物体,其特征在于,编码所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因编码以下(a)~(c)中的任一种蛋白质:
(a)含有序列号32表示的氨基酸序列的蛋白质,
(b)含有在序列号32表示的氨基酸序列中缺失、取代、添加或插入1个或多个氨基酸的氨基酸序列、且通过谷胱甘肽进行结合而显示果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的蛋白质,
(c)由在严格条件下对由序列号31表示的碱基序列的互补碱基序列构成的多聚核苷酸进行杂交的多聚核苷酸编码、且通过谷胱甘肽进行结合而显示果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的蛋白质。
8.如权利要求6所述的植物体,其特征在于,所述在功能上等效的基因是来自拟南芥以外的生物的谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因。
9.如权利要求8所述的植物体,其特征在于,所述拟南芥以外的生物是选自稻(Oryza sativa)、欧洲葡萄(Vitis vinifera)、蓖麻(Ricinuscommunis)、毛果杨(Populus trichocarpa)、北美云杉(Picea sitchensis)和玉米(Zea mays)中的一种。
10.如权利要求1~9中任一项所述的植物体,其特征在于,是双子叶植物。
11.如权利要求1~9中任一项所述的植物体,其特征在于,是芜菁科植物。
12.如权利要求1~9中任一项所述的植物体,其特征在于,是拟南芥。
13.如权利要求1~9中任一项所述的植物体,其特征在于,是芜菁。
14.如权利要求1~9中任一项所述的植物体,其特征在于,是单子叶植物。
15.如权利要求1~9中任一项所述的植物体,其特征在于,是稻科植物。
16.如权利要求1~9中任一项所述的植物体,其特征在于,是稻。
17.如权利要求1~9中任一项所述的植物体,其特征在于,是甘蔗。
18.一种使生物量和/或种子量增产的方法,导入编码蛋白磷酸酶2C的基因和编码谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因,或者改变内在的该基因的表达控制区域,
所述蛋白磷酸酶2C从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列。
19.如权利要求18所述的方法,其特征在于,编码所述蛋白磷酸酶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种的基因或与该基因在功能上等效的基因。
20.如权利要求18所述的方法,其特征在于,编码所述蛋白磷酸酶2C的基因编码以下的(a)~(c)中的任一种蛋白质:
(a)含有序列号5表示的氨基酸序列的蛋白质,
(b)含有在序列号5表示的氨基酸序列中缺失、取代、添加或插入1个或多个氨基酸的氨基酸序列、且具有蛋白磷酸酶2C活性的蛋白质,
(c)由在严格条件下对由序列号4表示的碱基序列的互补碱基序列构成的多聚核苷酸进行杂交的多聚核苷酸编码、且具有蛋白磷酸酶2C活性的蛋白质。
21.如权利要求19所述的方法,其特征在于,所述在功能上等效的基因是来自拟南芥以外的生物的蛋白磷酸酶2C基因。
22.如权利要求21所述的方法,其特征在于,所述拟南芥以外的生物是选自稻(Oryza sativa)、毛果杨(Populus trichocarpa)、欧洲葡萄(Vitis vinifera)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、小立碗藓(Physcomitrella patens)、冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)、莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)、玉米(Zea mays)、芜菁(Brassica rapa)、番茄(Solanumlycopersicum)、斑点猴面花(Mimulus guttatus)、单细胞红藻类的温泉原始红藻Cyanidioschyzon merolae中的一种。
23.如权利要求18所述的方法,其特征在于,编码所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因是At2g01140基因或与该基因在功能上等效的基因。
24.如权利要求18所述的方法,其特征在于,编码所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因编码以下(a)~(c)中的任一蛋白质:
(a)含有序列号32表示的氨基酸序列的蛋白质,
(b)含有在序列号32表示的氨基酸序列中缺失、取代、添加或插入1个或多个氨基酸的氨基酸序列、且通过谷胱甘肽进行结合而显示果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的蛋白质,
(c)由在严格条件下对由序列号31表示的碱基序列的互补碱基序列构成的多聚核苷酸进行杂交的多聚核苷酸编码、且通过谷胱甘肽进行结合而显示果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的蛋白质。
25.如权利要求23所述的方法,其特征在于,所述在功能上等效的基因是来自拟南芥以外的生物的谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因。
26.如权利要求25所述的方法,其特征在于,所述拟南芥以外的生物是选自稻(Oryza sativa)、欧洲葡萄(Vitis vinifera)、蓖麻(Ricinuscommunis)、毛果杨(Populus trichocarpa)、北美云杉(Picea sitchensis)和玉米(Zea mays)中的一种。
27.如权利要求18~26中任一项所述的方法,其特征在于,是双子叶植物。
28.如权利要求18~26中任一项所述的方法,其特征在于,是芜菁科植物。
29.如权利要求18~26中任一项所述的方法,其特征在于,是拟南芥。
30.如权利要求18~26中任一项所述的方法,其特征在于,是芜菁。
31.如权利要求18~26中任一项所述的方法,其特征在于,是单子叶植物。
32.如权利要求18~26中任一项所述的方法,其特征在于,是稻科植物。
33.如权利要求18~26中任一项所述的方法,其特征在于,是稻。
34.如权利要求18~26中任一项所述的方法,其特征在于,是甘蔗。
35.一种植物体的制造方法,包括如下工序:
准备转化植物的工序,所述转化植物导入有编码蛋白磷酸酶2C的基因和编码谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因,或者改变了内在的该基因的表达控制区域,所述蛋白磷酸酶2C从N末端侧依次具有由序列号1~3表示的氨基酸序列构成的3个通用序列,和
测定所述转化植物的后代植物的生物量和/或种子量,选拔该生物量和/或种子量显著性地提高的系统的工序。
36.如权利要求35所述的制造方法,其特征在于,编码所述蛋白磷酸酶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效的基因。
37.如权利要求35所述的制造方法,其特征在于,编码所述蛋白磷酸酶2C的基因编码以下的(a)~(c)中的任一种蛋白质:
(a)含有序列号5表示的氨基酸序列的蛋白质,
(b)含有在序列号5表示的氨基酸序列中缺失、取代、添加或插入1个或多个氨基酸的氨基酸序列、且具有蛋白磷酸酶2C活性的蛋白质,
(c)由在严格条件下对由序列号4表示的碱基序列的互补碱基序列构成的多聚核苷酸进行杂交的多聚核苷酸编码、且具有蛋白磷酸酶2C活性的蛋白质。
38.如权利要求36所述的制造方法,其特征在于,所述在功能上等效的基因是来自拟南芥以外的生物的蛋白磷酸酶2C基因。
39.如权利要求38所述的制造方法,其特征在于,所述拟南芥以外的生物是选自稻(Oryza sativa)、毛果杨(Populus trichocarpa)、欧洲葡萄(Vitis vinifera)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、小立碗藓(Physcomitrella patens)、冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)、莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)、玉米(Zea mays)、芜菁(Brassica rapa)、番茄(Solanumlycopersicum)、斑点猴面花(Mimulus guttatus)、单细胞红藻类的温泉原始红藻Cyanidioschyzon merolae中的一种。
40.如权利要求35所述的制造方法,其特征在于,编码所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因是At2g01140基因或与该基因在功能上等效的基因。
41.如权利要求35所述的制造方法,其特征在于,编码所述谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因编码以下(a)~(c)中的任一种蛋白质:
(a)含有序列号32表示的氨基酸序列的蛋白质,
(b)含有在序列号32表示的氨基酸序列中缺失、取代、添加或插入1个或多个氨基酸的氨基酸序列、且通过谷胱甘肽进行结合而显示果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的蛋白质,
(c)由在严格条件下对由序列号31表示的碱基序列的互补碱基序列构成的多聚核苷酸进行杂交的多聚核苷酸编码、且通过谷胱甘肽进行结合而显示果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性的蛋白质。
42.如权利要求40所述的制造方法,其特征在于,所述在功能上等效的基因是来自拟南芥以外的生物的谷胱甘肽结合性质体型果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因。
43.如权利要求42所述的制造方法,其特征在于,所述拟南芥以外的生物是选自稻(Oryza sativa)、欧洲葡萄(Vitis vinifera)、蓖麻(Ricinus communis)、毛果杨(Populus trichocarpa)、北美云杉(Piceasitchensis)和玉米(Zea mays)中的一种。
44.如权利要求35~43中任一项所述的制造方法,其特征在于,是双子叶植物。
45.如权利要求35~43中任一项所述的制造方法,其特征在于,是芜菁科植物。
46.如权利要求35~43中任一项所述的制造方法,其特征在于,是拟南芥。
47.如权利要求35~43中任一项所述的制造方法,其特征在于,是芜菁。
48.如权利要求35~43中任一项所述的制造方法,其特征在于,是单子叶植物。
49.如权利要求35~43中任一项所述的制造方法,其特征在于,是稻科植物。
50.如权利要求35~43中任一项所述的制造方法,其特征在于,是稻。
51.如权利要求35~43中任一项所述的制造方法,其特征在于,是甘蔗。
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