CN1390939A - 脯氨酸蓄积能力高的稻科植物及其生产方法 - Google Patents

脯氨酸蓄积能力高的稻科植物及其生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1390939A
CN1390939A CN01144073A CN01144073A CN1390939A CN 1390939 A CN1390939 A CN 1390939A CN 01144073 A CN01144073 A CN 01144073A CN 01144073 A CN01144073 A CN 01144073A CN 1390939 A CN1390939 A CN 1390939A
Authority
CN
China
Prior art keywords
paddy rice
gene
leu
ala
val
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN01144073A
Other languages
English (en)
Inventor
吉羽洋周
篠崎和子
篠崎一雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INTERNATIONAL FARM FOREST AND AQUASTIC PRODUCTS RESEARCH CENTER
Rike Corp
Hitachi Ltd
Bio Oriented Technology Research Advancement Institution
Original Assignee
INTERNATIONAL FARM FOREST AND AQUASTIC PRODUCTS RESEARCH CENTER
Rike Corp
Hitachi Ltd
Bio Oriented Technology Research Advancement Institution
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INTERNATIONAL FARM FOREST AND AQUASTIC PRODUCTS RESEARCH CENTER, Rike Corp, Hitachi Ltd, Bio Oriented Technology Research Advancement Institution filed Critical INTERNATIONAL FARM FOREST AND AQUASTIC PRODUCTS RESEARCH CENTER
Publication of CN1390939A publication Critical patent/CN1390939A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/02Methods or apparatus for hybridisation; Artificial pollination ; Fertility
    • A01H1/021Methods of breeding using interspecific crosses, i.e. interspecies crosses
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/12Processes for modifying agronomic input traits, e.g. crop yield
    • A01H1/122Processes for modifying agronomic input traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • A01H1/1225Processes for modifying agronomic input traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for drought, cold or salt resistance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01HNEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H6/00Angiosperms, i.e. flowering plants, characterised by their botanic taxonomy
    • A01H6/46Gramineae or Poaceae, e.g. ryegrass, rice, wheat or maize
    • A01H6/4636Oryza sp. [rice]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8273Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for drought, cold, salt resistance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0008Oxidoreductases (1.) acting on the aldehyde or oxo group of donors (1.2)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0012Oxidoreductases (1.) acting on nitrogen containing compounds as donors (1.4, 1.5, 1.6, 1.7)
    • C12N9/0026Oxidoreductases (1.) acting on nitrogen containing compounds as donors (1.4, 1.5, 1.6, 1.7) acting on CH-NH groups of donors (1.5)

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Natural Medicines & Medicinal Plants (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

为了获得通过提高脯氨酸蓄积能力来提高耐盐性水平的转化稻科植物,利用基因操作技术将水稻P5CS(Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶)基因或Arabidopsis thaliana P5CS基因与Arabidopsis thaliana ProDH基因(脯氨酸脱氢酶)的反义(带有反向碱基序列)基因导入到稻科植物中。

Description

脯氨酸蓄积能力高的稻科植物及其生产方法
技术领域
本发明涉及脯氨酸蓄积能力高、耐盐性、耐干燥性、耐冷性都很高的稻科植物及其生产方法。
人们已知在包括盐生植物在内的几种植物中,植物如果受到高盐胁迫和干燥胁迫,细胞内就会蓄积脯氨酸(氨基酸的一种)。蓄积的脯氨酸能够调节植物细胞内的渗透压和抑制由于胁迫造成的功能蛋白质的变性。植物内的脯氨酸是在Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)和Δ1-吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)两个酶的催化下由谷氨酸合成的。而脯氨酸在脯氨酸脱氢酶(ProDH)和Δ1-吡咯啉-5-羧酸脱氢酶(P5CDH)两个酶的催化下可分解为谷氨酸。
上述植物如果受到高盐胁迫或干燥胁迫等水胁迫(难吸收水的状态),P5CR活性及其基因表达水平都升高,P5CS被激活,但P5CR活性及其基因表达仍处于一定的低水平。另外代谢体系的基因表达和酶活性也变成了被抑制的状态。可是一旦水胁迫被解除,合成体系的基因表达和酶活性被抑制,ProDH基因表达被快速诱导,酶活性也提高,蓄积在细胞内的脯氨酸也快速代谢为谷氨酸。
从以上代谢过程可以认为水胁迫时脯氨酸合成中P5CS成了限速酶,而水胁迫解除后的脯氨酸代谢中ProDH成了限速酶(Yoshiba等,植物细胞生理学(Plant Cell Physiol.)38:1095-1102(1997))。
发明内容
随着地球环境的恶化,干燥和半干燥造成的盐类土壤的增加以及由于人口增加造成的食物供应不足状况越来越严重。所以耐高盐胁迫、干燥胁迫以及低温胁迫(难吸收水状态)的作物的育种在解决世界的粮食问题中起着重要的作用,现在从各个方面在进行研究,有希望取得成果。
本发明的目的在于着眼于植物脯氨酸合成和分解代谢过程中的限速酶Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)和脯氨酸脱氢酶(ProDH)的重要性,通过基因重组技术对这些酶基因的表达进行控制,提供脯氨酸蓄积能力高,因而耐盐性、耐干燥性、耐冷性都提高的稻科植物及其生产方法。
可以通过导入脯氨酸合成体系中的P5CS基因使其表达过量,或是导入分解代谢体系中的ProDH基因的反义(带有反向碱基序列)基因来抑制脯氨酸的分解,或是同时导入P5CS基因和ProDH基因,一方面抑制了脯氨酸的分解,而另一方面又促进脯氨酸合成等手段使得水稻和稻科植物的细胞内蓄积高浓度的脯氨酸。
本发明通过蓄积高浓度的脯氨酸,可以在分子水平上对具有耐盐性、耐干燥性或耐冷性的水稻和稻科植物进行育种(分子育种)。
到目前为止有关通过促进合成或抑制分解来提高作为抗渗透溶质的脯氨酸浓度还没有报道。本发明的发明人着眼于P5CS基因和ProDH基因的重要性,为了解决以前没有解决的新的技术课题,对容易进行基因导入的水稻品种的选定、提高愈伤组织形成速度、水稻用基因导入载体的构建等各个方面进行了研究,开发出新的技术,直至完成本发明。
在本发明中提供了分别或联合导入来自水稻或Arabidopsis thaliana的脯氨酸的合成基因、脯氨酸分解基因的反义基因,然后进行转化的稻科植物及其生产方法。
在本发明的稻科植物中导入了编码脯氨酸合成酶的基因、或是导入了脯氨酸分解酶的反义基因、或是同时导入了这两个基因。通过这样构建,可以培养出耐盐性、耐干燥性和耐冷性都提高的稻科植物。另外,从本发明的稻科植物收获的成熟种子,特别是水稻种子历经数代仍具有保持高的脯氨酸蓄积能力的特点。
本发明虽然是以水稻或稻科食物作为对象,但只要是属于稻科植物并没有特别限定。属于稻科的植物有水稻、玉米、小麦、大麦、黑麦、矮草、谷子和稗子等。本发明特别优选适合于水稻。
附图的简单说明
图1A-图1D表示重组了脯氨酸合成体系酶P5CS基因和脯氨酸分解代谢酶ProDH基因及其反义基因的水稻用载体。
图2表示通过基因操作导入了图1A-图1D给出的载体的水稻没有表现出胁迫的脯氨酸蓄积量。
图3表示重组了图2给出的与脯氨酸相关基因的基因重组水稻的耐盐性。
具体实施方式
在本发明的实施例的稻科植物中,导入了来自水稻或Arabidopsisthaliana的脯氨酸(抗渗透溶质)的合成基因、脯氨酸分解基因的反义基因中的任一个或将两者都导入后进行转化。
向本发明实施例的稻科植物导入一种基因的例子有:(1)含有序列号1记载的序列(碱基序列和氨基酸序列)的水稻P5CS(Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶)基因、(2)含有序列号2记载的序列(碱基序列和氨基酸序列)的Arabidopsis thaliana P5CS(Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶)基因、(3)含有序列号3记载的序列(碱基序列和氨基酸序列)的Arabidopsisthaliana ProDH(脯氨酸脱氢酶)基因的反义(带有反向碱基序列)基因。
向本发明实施例的稻科植物导入两种基因的例子有:(1)含有序列号1记载的序列的水稻P5CS(Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶)基因或含有序列号2记载的序列的Arabidopsis thaliana P5CS基因与含有序列号3记载的序列的Arabidopsis thaliana ProDH(脯氨酸脱氢酶)基因的反义(带有反向碱基序列)基因的两种基因。(2)含有序列号1记载的序列的水稻P5CS(Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶)基因或含有序列号2记载的序列的Arabidopsis thaliana P5CS(Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶)基因与含有序列号3记载的序列的Arabidopsisthaliana ProDH(脯氨酸脱氢酶)基因的反义(带有反向碱基序列)基因一前一后地(串联)连接的两种基因。
在本发明实施例使用的载体中插入了含有序列号1记载的序列的水稻P5CS(Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶)基因、含有序列号2记载的序列的Arabidopsis thaliana P5CS基因、含有序列号3记载的序列的Arabidopsis thaliana ProDH(脯氨酸脱氢酶)基因的反义(带有反向碱基序列)基因中的任一个基因,或是插入了水稻或Arabidopsis thalianaP5CS基因与上述的反义基因一前一后地连接的两个基因。
本发明实施例的稻科植物可以通过以下的任一操作获得。(1)将上述载体导入来自稻科植物的愈伤组织,使该愈伤组织增殖后从愈伤组织再分化植物体。(2)将上述载体导入来自稻科植物的原生质体,从使该原生质体增殖后的集群中使植物体再分化。(3)与通过基因操作导入上述载体后获得的稻科植物进行杂交。
作为本发明实施例的稻科植物的生产方法有诸如以下的一些例子。(1)利用根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)将上述载体导入来自稻科植物的愈伤组织,使该愈伤组织增殖后,使植物体再分化。(2)通过电穿孔将上述载体导入取自稻科植物的原生质体,从使该原生质体增殖后的集群中使植物体再分化。(3)与通过基因操作导入上述载体后获得的稻科植物进行杂交。
在这些生产方法中提供了脯氨酸蓄积能力高而且耐盐性、耐干燥性和耐冷性提高的稻科植物的生产方法。
另外,从本发明实施例的稻科植物收获的成熟种子,特别是水稻种子历经数代仍保持高的脯氨酸蓄积能力。
以下通过以水稻为例按照步骤详细说明实现本发明实施例的稻科植物及其生产方法的例子。不用说以下说明的步骤无论是原来步骤还是变更过的步骤也都适用于水稻以外的稻科植物。
(基因的克隆)
最开始是从水稻幼苗提取mRNA,利用该mRNA合成cDNA。将该cDNA与由质粒或嗜菌体构建的载体连接,导入宿主微生物(E.coli)中,制备重组DNA。导入该重组DNA的转化体通过使用Arabidopsis thalianaP5CS基因作为探针的蚀斑杂化技术进行筛选。由于水稻以及Arabidopsisthaliana P5CS基因的序列已有报道(Yoshiba等人,植物学(Plant.J).(1995)7:751-760、Igarashi等人,植物分子生物学(PlantMol.Biol.)(1997)33:857-865),以这些序列作为基础设计引物,然后利用PCR进行筛选,筛选出目的转化体。从得到的转化体分离出目的质粒,如果需要,可以用限制性内切酶切,然后通过对质粒载体亚克隆使其克隆。Arabidopsis thaliana P5CS基因也用与水稻克隆化同样的方法进行克隆。但是,提取mRNA的样品可以是从通常环境下培育的,但最好是实施高盐胁迫(浸在250mM NaCl溶液中)或干燥胁迫处理的样品。因为这样操作可以诱导对高盐胁迫或干燥胁迫应答的P5CS基因(Yoshiba等人,植物(Plant.J).(1995)7:751-760、Igarashi等人,PlantMol.Biol.(1997)33:857-865、Yoshiba等人,细胞生理学(Plant CellPhysiol.)(1997)38:1095-1102)。
另外Arabidopsis thaliana ProDH基因(序列已经由Kiyosue等人报道过:植物细胞(Plant Cell)(1996)8:1323-1335)也可以利用上述方法进行克隆。但是提取mRNA的样品最好是用给予干燥胁迫(大约处理10小时)后,然后再浸入水中吸收水的样品或者是浸入脯氨酸溶液吸收脯氨酸的样品等。这样做是由于ProDH基因受到水胁迫期间其表达受到抑制,而通过高浓度的脯氨酸又可诱导该基因的表达(Kiyosue等人Plant Cell)(1996)8:1323-1335、Yoshiba等人,植物细胞生理学(PlantCell Physiol.)(1997)38:1095-1102)。
如果使用以上样品,P5CS基因和ProDH基因不仅可以从水稻或Arabidopsis thaliana分离出,也可以从其他稻科植物中分离出来。
(基因导入载体的构建)
克隆的各个P5CS基因和ProDH基因用适当的限制性内切酶从质粒中切出,然后如图1A-图1D所示的那样连接在将pBI载体改进的水稻用载体花椰菜花叶病毒的35S启动子的后面。在图1A-图1D中,RB代表右边界,35Spro代表花椰菜花叶病毒的启动子、P5CS代表水稻或Arabidopsisthaliana的脯氨酸合成体系的酶基因、ProDH代表Arabidopsis thaliana的脯氨酸分解代谢体系的酶基因、Noster代表胭脂碱合成酶基因的终止子、HTP代表潮霉素抗性基因、LB代表左边界。而箭头表示基因的有意义方向。
在图1A-图1D中,图1A表示构建的载体图,载体中的序列依次为RB-35SPro-P5CS-Noster-35SPro-HTP-Noster-LB。图1B与上述A相比,RB-35SPro-P5CS-Noster-35Spro-HTP-Noster-LB的次序与图1A的构建相同,但基因P5CS序列为反义序列。图1C替换了上述图1A构建的基因P5CS,基因ProDH换成反义序列,构建成的载体中基因的次序为RB-35SPro-35SProDH(反义)-Noster-35Spro-HTP-Noster-LB。图1D是在上述A的构建中基因ProDH为反义序列、而将上述C给出的构建一前一后地连接,构建的载体为RB-35SPro-P5CS-Noster-35SPro-ProDH(反义)-Noster-35SPro-HTP-Noster-LB。
众所周知35S启动子是强力启动子,是无论在哪种组织中都能稳定诱导基因表达的启动子。而插入基因的方向对于P5CS是有义方向,而对于ProDH是反义方向连接。
连接了基因的载体利用电穿孔技术导入根癌土壤杆菌EHA101菌中。导入各个构建载体(图1A-图1D)的根癌土壤杆菌通过含有细菌培养用胨(10g/l)、细菌培养用酵母提取物(10g/l)、氯化钠(5g/l)、1M氯化镁(2ml/l)、潮霉素B(50mg/l)的YEP培养基于28℃下培养,使其增殖。用导入了构建载体(图1A-图1D)的根癌土壤杆菌感染水稻愈伤组织进行基因导入。构建载体D是按照将两个基因(P5CS基因和ProDH基因)一前一后地连接之后同时导入那样设计的,而如果将构建载体A和C混合共感染也可获得与构建载体D感染同样的效果。
另外,虽然在各个构建载体中都连接了HPT(潮霉素)基因,但由于它是用来作为解析导入基因的效果的基础研究用,为的是更有效地选择转化的细胞和植物体,所以在实际的盐害地或干燥地栽培时不必插入它。
(基因导入用水稻愈伤组织的诱导)
成熟的水稻种子剥去壳之后,放置于70%乙醇10分钟,3%次氯酸钠1小时进行杀菌。杀菌后,用灭菌水将种子洗3次,然后放置在含有1g/l的酪蛋白氨基酸、30g/l的蔗糖、2mg/l的2,4-二氯苯氧乙酸、2g/l脱乙酰吉兰糖胶的pH5.8的N6培养基(2N6培养基)上,于28℃在黑暗条件下培养3~5周。
(向水稻愈伤组织导入基因)
上述诱导的直径为1~3mm的水稻愈伤组织载置于2N6培养基,于28℃在黑暗条件下培养3~4日。通过这样培养可以提高愈伤组织细胞的分裂活性。通过将培养的愈伤组织与在YEP培养基中增殖的导入了各个构建载体的根癌土壤杆菌液(菌浓度OD660nm测定值为0.1)混合使其感染进行基因导入。然后愈伤组织于25℃在黑暗条件下培养3天。培养后,用1mg/4ml浓度的头孢噻肟水溶液将附着在愈伤组织表面上多余的菌洗几次进行杀菌,用灭菌的一次性纸巾等擦过后,放置在含有250mg/l的头孢噻肟、10mg/l的潮霉素B的2N6培养基(一次选择培养基)上,于28℃在黑暗条件下培养1周。
(转化愈伤组织的选择和植物体的再分化)
将在含有头孢噻肟培养基中培养的愈伤组织置于含有30mg/l的潮霉素B的培养基(二次选择培养基)中,于28℃在黑暗条件下培养3周。然后将愈伤组织移到含有30g/l蔗糖、30g/l山梨糖醇、酪蛋白氨基酸2g/l、MES缓冲液11g/l、萘乙酸(NAA)2mg/l、kinetin 1mg/l、头孢噻肟250mg/l、潮霉素B 30mg/l、脱乙酰吉兰糖胶4g/l的pH5.8的MS培养基(再分化诱导培养基),于28℃在亮处培养3周。导入了基因的愈伤组织形成绿色斑点,从该斑点分化出芽和根。将分化的愈伤组织再移到含有蔗糖30g/l蔗糖、头孢噻肟250mg/l、潮霉素B 30mg/l、琼脂8g/l的去除了植物激素的pH5.8的MS培养基(植物体形成培养基)中,通过于28℃在亮处培养数周使植物体培育得更大些。
(转化水稻植物体的培育和种子形成)
再分化的水稻于培养皿内培育到高度大约4~5cm后移入加入了育苗用土壤的花盆中,在照度大约为2万流明的人工气象培育箱内于28℃的温度条件下一直培育到从第4个叶长到第5个叶为止。将幼苗移到加了含有适量肥料的黑土的盆中,于温室内培育到种子成熟。再分化的当代的植物体是T0代,从该植物体收获的种子培育为T1代,一直培育到T2~T3代。在实际农田栽培时,要对各代多次进行各种安全性评价实验,确认安全之后再推向市场。
(从转化水稻提取脯氨酸和浓度测定)
脯氨酸从T2代或T3代的转化水稻幼苗(第4叶展开后的幼苗)的叶提取。将在人工气象培育箱中培育的水稻幼苗的叶用剪刀等剪成大约200mg大小的片,然后在研钵内加入液氮研磨到成粉末状为止。粉末样品加入纯水再用匀浆器研磨粉碎。粉碎了的样品于97℃加热6分钟后进行冰冷,然后于4℃,17000G条件下离心10分钟,分离出上清。向得到的上清中加入氯乙酸(最终浓度为5%)混合,离心10分钟(4℃,17000G),使蛋白质沉淀。作为抗渗透溶质的脯氨酸包含在离心后的上清中,其浓度可以通过高效液相色谱(HPLC)测定。脯氨酸的定性定量首先要通过HPLC测定浓度一定的各种氨基酸的标准样品,以他们的保留时间作为基础进行换算,来定量实际的基因重组水稻叶所含有的脯氨酸的量。
图2表示的是导入各种基因的重组水稻没有给予胁迫时的脯氨酸含量。图中左侧空白部位为没有重组与脯氨酸相关的基因的对照,而右侧5个涂黑的条块图分别表示插入了与脯氨酸相关的基因的基因重组水稻的各个体系。可以看出脯氨酸的量由于导入的基因的种类不同而不同。
左数第2列是反义导入水稻P5CS基因(OsP5CS)(图1B)的水稻几乎没有蓄积脯氨酸。左数第3列是有义导入Arabidopsis thaliana P5CS基因(AtP5CS)(图1A)的水稻,与对照相比,能看出脯氨酸蓄积量在增加。同样左数第4列和第5列反义导入Arabidopsis thaliana ProDH基因(AtProDH)的水稻(图1C)和有义导入水稻P5CS基因(OsP5CS)(图1A)的水稻,分别与对照相比,能看出脯氨酸蓄积量在增加。与此相对应,右端的有义导入水稻P5CS基因(OsP5CS)、反义导入Arabidopsisthaliana ProDH基因(AtProDH)的水稻与上述导入一种基因的水稻相比,可以确认蓄积的脯氨酸量要高得多(最高的比对照高100倍以上)。而且可以看出就有义导入基因的水稻来说,在脯氨酸蓄积方面导入OsP5CS(左数第5列)要比导入AtP5CS(左数第3列)效果稍微好些。
(耐盐性试验和基因重组水稻的耐盐性的提高)
图3表示的是使用图2右侧4列给出的几个可确认有脯氨酸蓄积的基因重组水稻体系,于250mM浓度(大约是海水盐浓度的一半)进行耐盐性实验的结果。空白部分为没有插入与脯氨酸相关的基因的对照,涂黑的部分代表基因重组水稻。耐盐性实验按照以众所周知的存活率为指标的实验方法(特开平09-266726号,发明的名称:植物耐盐性的简易评价方法)进行。没有导入与脯氨酸相关的基因的对照在盐处理3天后都枯死了,而与此相反,蓄积脯氨酸的重组水稻在盐处理的第3天存活率为95%,即使处理5天存活率仍高达65%。由此看出,通过利用基因重组提高水稻蓄积脯氨酸的能力可以使耐盐性提高。
因此,利用本发明培育的稻科作物进一步进行安全性评价等详细解析,使之品种化,将来有可能在盐类集积的土壤或沙化土壤中栽培,有望提高粮食生产。另外,对于应付处于发展中国家出现的人口增加也带来了很大的希望。
利用本发明可以培育成使脯氨酸蓄积能力提高的基因重组稻科植物。另外,由于利用本方法培育的稻科植物的脯氨酸蓄积量提高,所以提高植物的耐盐性成为可能。
                      序列表<110>Hitachi,LTD.
  RIKEN
日本农业科学国际研究中心
生物技术高级研究所(BRAIN)<120>通过脯氨酸和它的产物的浓度蓄积研究发明的转基因水稻植物及其耐环境胁迫的家族。<130>NT01P0353<160>3<210>1<211>2549<212>DNA<213>Oryza sativa L.<220><221>CDS<222>99..2249<300><301>Yumiko Igarashi,Yoshu Yoshiba,YukikaSanada,Kazuko Yamaguchi-Shinozaki,Keishiro Wada,Kazuo Shinozaki<302>Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因的特征以及该基因表达和在Oryza sativa L中耐盐性之间的关系。<303>植物分子生物学<304>33<306>857-865<307>1996-12-03<308>D49714<309>1995-03-16<400>1gcggctgcgg cggcaaggcg gcgagacgtg ggagagggat ttacaggtag agggagaggg 60tggaggagga gaggctgagg ctaggaagcg gtttcgcc atg gcg agc gtc gac ccg 116
                                      Met Ala Ser Val Asp Pro
                                        1              5tcc cgg agc ttc gtg agg gac gtg aag cgc gtc atc atc aag gtg ggc   164Ser Arg Ser Phe Val Arg Asp Val Lys Arg Val Ile Ile Lys Val Gly
         10                  15                  20act gca gtt gtc tcc aga caa gat gga aga ttg gct ttg ggc agg gtt   212Thr Ala Val Val Ser Arg Gln Asp Gly Arg Leu Ala Leu Gly Arg Val
      25                 30                  35gga gct ctg tgc gag cag gtt aag gaa ctg aac tct tta gga tac gaa   260Gly Ala Leu Cys Glu Gln Val Lys Glu Leu Asn Ser Leu Gly Tyr Glu
 40                  45                  50gtg att ttg gtc acc tca ggt gct gtt gga gtg ggg cga cag cga ctt    308Val Ile Leu Val Thr Ser Gly Ala Val Gly Val Gly Arg Gln Arg Leu55                  60                  65                  70agg tac cgg aag ctt gtc aat agc agc ttt gct gat ctg caa aag cca    356Arg Tyr Arg Lys Leu Val Asn Ser Ser Phe Ala Asp Leu Gln Lys Pro
             75                  80                  85cag atg gag tta gat gga aag gct tgt gcc gct gtt ggt cag agt gga    404Gln Met Glu Leu Asp Gly Lys Ala Cys Ala Ala Val Gly Gln Ser Gly
         90                  95                 100ctg atg gct ctt tac gat atg ttg ttt aac caa ctg gat gtc tcg tca    452Leu Met Ala Leu Tyr Asp Met Leu Phe Asn Gln Leu Asp Val Ser Ser
    105                 110                 115tct caa ctt ctt gtc acc gac agt gat ttt gag aac cca aag ttc cgg    500Ser Gln Leu Leu Val Thr Asp Ser Asp Phe Glu Asn Pro Lys Phe Arg
120                 125                 130gag caa ctc act gaa act gtt gag tca tta tta gat ctt aaa gtt ata    548Glu Gln Leu Thr Glu Thr Val Glu Ser Leu Leu Asp Leu Lys Val Ile135                 140                 145                 150cca ata ttt aat gaa aat gat gcc atc agc act aga aag gct cca tat    596Pro Ile Phe Asn Glu Asn Asp Ala Ile Ser Thr Arg Lys Ala Pro Tyr
             155                160                 165gag gat tca tct ggt ata ttc tgg gat aat gac agt tta gca gga ctg    644Glu Asp Ser Ser Gly Ile Phe Trp Asp Asn Asp Ser Leu Ala Gly Leu
        170                 175                 180ttg gca ctg gaa ctg aaa gct gat ctc ctt att ctg ctc agt gat gtg    692Leu Ala Leu Glu Leu Lys Ala Asp Leu Leu Ile Leu Leu Ser Asp Val
    185                 190                 195gat ggg ttg tat agt ggt cca cca agt gaa cca tca tca aaa atc ata    740Asp Gly Leu Tyr Ser Gly Pro Pro Ser Glu Pro Ser Ser Lys Ile Ile
200                 205                 210cac act tat att aaa gaa aag cat cag caa gaa atc act ttt gga gac    788His Thr Tyr Ile Lys Glu Lys His Gln Gln Glu Ile Thr Phe Gly Asp215                 220                 225                 230aaa tct cgt gta ggt aga gga ggc atg aca gca aaa gtg aag gct gct    836Lys Ser Arg Val Gly Arg Gly Gly Met Thr Ala Lys Val Lys Ala Ala
            235                 240                 245gtc ttg gct tca aat agc ggc aca cct gtg gtt att aca agt ggg ttt    884Val Leu Ala Ser Asn Ser Gly Thr Pro Val Val Ile Thr Ser Gly Phe
        250                 255                 260gaa aat cgg agc att ctt aaa gtt ctt cat ggg gaa aaa att ggt act    932Glu Asn Arg Ser Ile Leu Lys Val Leu His Gly Glu Lys Ile Gly Thr
    265                 270                 275ctc ttt cac aag aat gcg aat ttg tgg gaa tca tct aag gat gtt agt    980Leu Phe His Lys Asn Ala Asn Leu Trp Glu Ser Ser Lys Asp Val Ser
280                 285                 290act cgt gag atg gct gtt gcc gca aga gat tgt tca agg cat cta cag    1028Thr Arg Glu Met Ala Val Ala Ala Arg Asp Cys Ser Arg His Leu Gln295                 300                 305                 310aat ttg tca tca gag gaa cga aaa aag ata ttg cta gat gtt gca gat    1076Asn Leu Ser Ser Glu Glu Arg Lys Lys Ile Leu Leu Asp Val Ala Asp
            315                 320                 325gct ttg gag gca aat gag gat tta ata agg tct gag aat gaa gct gat    1124Ala Leu Glu Ala Asn Glu Asp Leu Ile Arg Ser Glu Asn Glu Ala Asp
        330                 335                 340gta gct gcg gcc caa gtt gct gga tat gag aag cct ttg gtt gct aga    1172Val Ala Ala Ala Gln Val Ala Gly Tyr Glu Lys Pro Leu Val Ala Arg
    345                 350                 355ttg act ata aaa cca gga aag ata gca agc ctt gca aaa tct att cgt    1220Leu Thr Ile Lys Pro Gly Lys Ile Ala Ser Leu Ala Lys Ser Ile Arg
360                 365                 370acc ctt gca aat atg gaa gac cct ata aac cag ata ctt aaa aag aca    1268Thr Leu Ala Asn Met Glu Asp Pro Ile Asn Gln Ile Leu Lys Lys Thr375                 380                 385                 390gag gtt gct gat gat tta gtt ctt gag aaa aca tct tgc cca tta ggt    1316Glu Val Ala Asp Asp Leu Val Leu Glu Lys Thr Ser Cys Pro Leu Gly
            395                 400                 405gtt ctc tta att gtt ttt gag tcc cga cct gat gcc ttg gtt cag att    1364Val Leu Leu Ile Val Phe Glu Ser Arg Pro Asp Ala Leu Val Gln Ile
        410                 415                 420gca tct ttg gca att cga agt ggt aat ggt ctt ctc cta aaa ggt gga    1412Ala Ser Leu Ala Ile Arg Ser Gly Asn Gly Leu Leu Leu Lys Gly Gly
    425                 430                 435aaa gaa gct atc aga tca aac acg ata ttg cat aag gtt ata act gat    1460Lys Glu Ala Ile Arg Ser Asn Thr Ile Leu His Lys Val Ile Thr Asp
440                 445                 450gct att cct cgt aat gtt ggt gaa aaa ctt att ggc ctt gtt aca act    1508Ala Ile Pro Arg Asn Val Gly Glu Lys Leu Ile Gly Leu Val Thr Thr455                 460                 465                 470aga gat gag atc gca gat ttg cta aag ctt gat gat gtc att gat ctt    1556Arg Asp Glu Ile Ala Asp Leu Leu Lys Leu Asp Asp Val Ile Asp Leu
            475                 480                 485gtc act cca aga gga agt aat aag ctt gtc tct caa atc aag gcg tca    1604Val Thr Pro Arg Gly Ser Asn Lys Leu Val Ser Gln Ile Lys Ala Ser
        490                 495                 500act aag att cct gtt ctt ggg cat gct gat ggt ata tgc cac gta tat    1652Thr Lys Ile Pro Val Leu Gly His Ala Asp Gly Ile Cys His Val Tyr
    505                 510                 515att gac aaa tca gct gac atg gat atg gca aaa ctt att gta atg gat    1700Ile Asp Lys Ser Ala Asp Met Asp Met Ala Lys Leu Ile Val Met Asp
520                 525                 530gca aaa act gat tac cca gca gcc tgc aat gca atg gag acc tta cta    1748Ala Lys Thr Asp Tyr Pro Ala Ala Cys Asn Ala Met Glu Thr Leu Leu535                 540                  545                550gtt cat aag gat ctt atg aag agt cca ggc ctt gac gac ata tta gta    1796Val His Lys Asp Leu Met Lys Ser Pro Gly Leu Asp Asp Ile Leu Val
            555                 560                 565gca cta aaa aca gaa gga gtt aat att tat ggt gga cct att gcg cac    1844Ala Leu Lys Thr Glu Gly Val Asn Ile Tyr Gly Gly Pro Ile Ala His
        570                 575                 580aaa gct ctg gga ttt cca aaa gct gtt tca ttt cat cat gag tat agt    1892Lys Ala Leu Gly Phe Pro Lys Ala Val Ser Phe His His Glu Tyr Ser
    585                 590                 595tct atg gcc tgc act gtt gag ttt gtt gat gat gtt caa tca gca att    1940Ser Met Ala Cys Thr Val Glu Phe Val Asp Asp Val Gln Ser Ala Ile
600                 605                 610gac cat att cat cgt tat gga agt gct cat aca gat tgt atc gtc act    1988Asp His Ile His Arg Tyr Gly Ser Ala His Thr Asp Cys Ile Val Thr615                 620                 625                 630aca gat gat aag gta gca gag act ttt cta cgc aga gtt gat agt gct    2036Thr Asp Asp Lys Val Ala Glu Thr Phe Leu Arg Arg Val Asp Ser Ala
            635                 640                 645gct gta ttt cat aat gca agt acg aga ttc tct gat ggg gct cgt ttt    2084Ala Val Phe His Asn Ala Ser Thr Arg Phe Ser Asp Gly Ala Arg Phe
        650                 655                 660gga ttg ggt gct gag gtt ggc ata agc aca ggg cgt atc cat gcc cgt    2132Gly Leu Gly Ala Glu Val Gly Ile Ser Thr Gly Arg Ile His Ala Arg
    665                 670                 675gga cca gtg ggt gtt gaa ggt ctc tta act aca cga tgg atc ttg cga    2180Gly Pro Val Gly Val Glu Gly Leu Leu Thr Thr Arg Trp Ile Leu Arg
680                 685                 690gga cgt ggg caa gtg gtg aat ggt gac aag gat gtc gtg tac acc cat    2228Gly Arg Gly Gln Val Val Asn Gly Asp Lys Asp Val Val Tyr Thr His695                 700                 705                 710aag agt ctt cct ttg caa tgaggtcaaa tgctcctttt agcctgttca           2276Lys Ser Leu Pro Leu Gln
            715ggagtaggtg aatatccttt taagaatgga ttgactactt tattttgtca tcttgtacaa  2336gcatcttatt gcggcattcc gatggattat tgattttggg ggttcccact ttcaaatgtg  2396acaccaaaaa taaattcatc agttctgaga gcaagatttt ggaggttcag cttctccatg  2456taataagtaa attcagttct gagaacttgt gtaccaacgc gctatgttgc ttgtaatgag  2516cgatactaac atctgtgatt gcacatatac taa                               2549<210>2<211>2571<212>DNA<213>Arabidopsis thaliana<220><221>CDS<222>107...2260<301>Yoshu Yoshiba,Tomohiro Kiyasue,Takeshi Katagiri,HirokoUeda,Tsuyoshi Mizoguchi,Kazuko Yamaguchi-Shinozaki,KeishiroWada,Yoshinori Harada,Kazuo Shinozaki<302>Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因的诱导和脯氨酸在处于渗透胁迫下的Arabidopsis thaliana中蓄积之间的关系。<303>The Plant Journal<304>7<305>5<306>751-760<307>1995-01-20<308>D32138<309>1994-07-12<400>2ctgatattta ttttcttacc ttaaatacga cggtgcttca ctgagtccga ctcagttaac  60tcgttcctct ctctgtgtgt ggttttggta gacgacgacg acgata atg gag gag     115
                                               Met Glu Glu
                                                 1cta gat cgt tca cgt gct ttt gcc aga gac gtc aaa cgt atc gtc gtt    163Leu Asp Arg Ser Arg Ala Phe Ala Arg Asp Val Lys Arg Ile Val Val
  5                  10                  15aag gtt ggg aca gca gtt gtt act gga aaa ggt gga aga ttg gct ctt    211Lys Val Gly Thr Ala Val Val Thr Gly Lys Gly Gly Arg Leu Ala Leu20                  25                  30                  35ggt cgt tta gga gca ctg tgt gaa cag ctt gcg gaa tta aac tcg gat    259Gly Arg Leu Gly Ala Leu Cys Glu Gln Leu Ala Glu Leu Asn Ser Asp
             40                  45                  50gga ttt gag gtg ata ttg gtg tca tct ggt gcg gtt ggt ctt ggc agg    307Gly Phe Glu Val Ile Leu Val Ser Ser Gly Ala Val Gly Leu Gly Arg
         55                  60                  65caa agg ctt cgt tat cga caa tta gtc aat agc agc ttt gcg gat ctt    355Gln Arg Leu Arg Tyr Arg Gln Leu Val Asn Ser Ser Phe Ala Asp Leu
     70                  75                  80cag aag cct cag act gaa ctt gat ggg aag gct tgt gct ggt gtt gga    403Gln Lys Pro Gln Thr Glu Leu Asp Gly Lys Ala Cys Ala Gly Val Gly
 85                  90                  95caa agc agt ctt atg gct tac tat gag act atg ttt gac cag ctt gat    451Gln Ser Ser Leu Met Ala Tyr Tyr Glu Thr Met Phe Asp Gln Leu Asp100                 105                 110                 115gtg acg gca gct caa ctt ctg gtg aat gac agt agt ttt aga gac aag    499Val Thr Ala Ala Gln Leu Leu Val Asn Asp Ser Ser Phe Arg Asp Lys
            120                 125                 130gat ttc agg aag caa ctt aat gaa act gtc aag tct atg ctt gat ttg    547Asp Phe Arg Lys Gln Leu Asn Glu Thr Val Lys Ser Met Leu Asp Leu
        135                 140                 145agg gtt att cca att ttc aat gag aat gat gct att agc acc cga aga    595Arg Val Ile Pro Ile Phe Asn Glu Asn Asp Ala Ile Ser Thr Arg Arg
    150                 155                 160gcc cca tat cag gat tct tct ggt att ttc tgg gat aac gat agc tta    643Ala Pro Tyr Gln Asp Ser Ser Gly Ile Phe Trp Asp Asn Asp Ser Leu
165                 170                 175gct gct cta ctg gcg ttg gaa ctg aaa gct gat ctt ctg att ctt ctg    691Ala Ala Leu Leu Ala Leu Glu Leu Lys Ala Asp Leu Leu Ile Leu Leu180                 185                 190                 195agc gat gtt gaa ggt ctt tac aca ggc cct cca agt gat cct aac tca    739Ser Asp Val Glu Gly Leu Tyr Thr Gly Pro Pro Ser Asp Pro Asn Ser
            200                 205                 210aag ttg atc cac act ttt gtt aaa gaa aaa cat caa gat gag att aca    787Lys Leu Ile His Thr Phe Val Lys Glu Lys His Gln Asp Glu Ile Thr
        215                 220                 225ttc ggc gac aaa tca aga tta ggg aga ggg ggt atg act gca aaa gtc    835Phe Gly Asp Lys Ser Arg Leu Gly Arg Gly Gly Met Thr Ala Lys Val
    230                 235                 240aaa gct gca gtc aat gca gct tat gct ggg att cct gtc atc ata acc    883Lys Ala Ala Val Asn Ala Ala Tyr Ala Gly Ile Pro Val Ile Ile Thr
245                 250                 255agt ggg tat tca gct gag aac ata gat aaa gtc ctc aga gga cta cgt    931Ser Gly Tyr Ser Ala Glu Asn Ile Asp Lys Val Leu Arg Gly Leu Arg260                 265                 270                 275gtt gga acc ttg ttt cat caa gat gct cgt tta tgg gct ccg atc aca    979Val Gly Thr Leu Phe His Gln Asp Ala Arg Leu Trp Ala Pro Ile Thr
            280                 285                 290gat tct aat gct cgt gac atg gca gtt gct gcg agg gaa agt tcc aga    1027Asp Ser Asn Ala Arg Asp Met Ala Val Ala Ala Arg Glu Ser Ser Arg
        295                 300                 305aag ctt cag gcc tta tct tcg gaa gac agg aaa aaa att ctg ctt gat    1075Lys Leu Gln Ala Leu Ser Ser Glu Asp Arg Lys Lys Ile Leu Leu Asp
    310                  315                320att gcc gat gcc ctt gaa gca aat gtt act aca atc aaa gct gag aat    1123Ile Ala Asp Ala Leu Glu Ala Asn Val Thr Thr Ile Lys Ala Glu Asn
325                 330                 335gag tta gat gta gct tct gca caa gag gct ggg ttg gaa gag tca atg    1171Glu Leu Asp Val Ala Ser Ala Gln Glu Ala Gly Leu Glu Glu Ser Met340                 345                 350                 355gtg gct cgc tta gtt atg aca cct gga aag atc tcg agc ctt gca gct    1219Val Ala Arg Leu Val Met Thr Pro Gly Lys Ile Ser Ser Leu Ala Ala
            360                 365                 370tca gtt cgt aag cta gct gat atg gaa gat cca atc ggc cgt gtt tta    1267Ser Val Arg Lys Leu Ala Asp Met Glu Asp Pro Ile Gly Arg Val Leu
        375                 380                 385aag aaa aca gag gtg gca gat ggt ctt gtc tta gag aag acc tca tca    1315Lys Lys Thr Glu Val Ala Asp Gly Leu Val Leu Glu Lys Thr Ser Ser
    390                 395                 400cca tta ggc gta ctt ctg att gtt ttt gaa tcc cga cct gat gca ctt    1363Pro Leu Gly Val Leu Leu Ile Val Phe Glu Ser Arg Pro Asp Ala Leu
405                 410                 415gta cag ata gct tca ctt gcc atc cgt agt gga aat ggt ctt ctg ctg    1411Val Gln Ile Ala Ser Leu Ala Ile Arg Ser Gly Asn Gly Leu Leu Leu420                 425                 430                 435aag ggt gga aag gag gcc cgg cga tca aat gct atc tta cac aag gtg    1459Lys Gly Gly Lys Glu Ala Arg Arg Ser Asn Ala Ile Leu His Lys Val
            440                 445                 450atc act gat gca att cca gag act gtt ggg ggt aaa ctc att gga ctt    1507Ile Thr Asp Ala Ile Pro Glu Thr Val Gly Gly Lys Leu Ile Gly Leu
        455                 460                 465gtg act tca aga gaa gag att cct gat ttg ctt aag ctt gat gac gtt    1555Val Thr Ser Arg Glu Glu Ile Pro Asp Leu Leu Lys Leu Asp Asp Val
    470                 475                 480atc gat ctt gtg atc cca aga gga agc aac aag ctt gtt act cag ata    1603Ile Asp Leu Val Ile Pro Arg Gly Ser Asn Lys Leu Val Thr Gln Ile
485                 490                 495aaa aat act aca aaa atc cct gtg cta ggt cat gct gat gga atc tgt    1651Lys Asn Thr Thr Lys Ile Pro Val Leu Gly His Ala Asp Gly Ile Cys500                 505                 510                 515cat gta tat gtc gac aag gct tgt gat acg gat atg gca aag cgc ata    1699His Val Tyr Val Asp Lys Ala Cys Asp Thr Asp Met Ala Lys Arg Ile
            520                 525                 530gtt tct gat gca aag ttg gac tat cca gca gcc tgt aat gcg atg gaa    1747Val Ser Asp Ala Lys Leu Asp Tyr Pro Ala Ala Cys Asn Ala Met Glu
        535                 540                 545acc ctt ctt gtg cat aag gat cta gag cag aat gct gtg ctt aat gag    1795Thr Leu Leu Val His Lys Asp Leu Glu Gln Asn Ala Val Leu Asn Glu
    550                 555                 560ctt att ttt gct ctg cag agc aat gga gtc act ttg tat ggt gga cca    1843Leu Ile Phe Ala Leu Gln Ser Asn Gly Val Thr Leu Tyr Gly Gly Pro
565                 570                 575agg gca agt aag ata ctg aac ata cca gaa gca cgg tca ttc aac cat    1891Arg Ala Ser Lys Ile Leu Asn Ile Pro Glu Ala Arg Ser Phe Asn His580                 585                 590                 595gag tac tgt gcc aag gct tgc act gtt gaa gtt gta gaa gac gtt tat    1939Glu Tyr Cys Ala Lys Ala Cys Thr Val Glu Val Val Glu Asp Val Tyr
            600                 605                 610ggt gct ata gat cac att cac cga cat ggg agt gca cac aca gac tgc    1987Gly Ala Ile Asp His Ile His Arg His Gly Ser Ala His Thr Asp Cys
        615                 620                 625att gtg aca gag gat cac gaa gtt gca gag cta ttc ctt cgc caa gtg    2035Ile Val Thr Glu Asp His Glu Val Ala Glu Leu Phe Leu Arg Gln Val
     630                635                 640gat agc gct gct gtg ttc cac aac gcc agc aca aga ttc tca gat ggt    2083Asp Ser Ala Ala Val Phe His Asn Ala Ser Thr Arg Phe Ser Asp Gly
645                 650                 655ttc cga ttt gga ctt ggt gca gag gtg ggg gta agc acg ggc agg atc    2131Phe Arg Phe Gly Leu Gly Ala Glu Val Gly Val Ser Thr Gly Arg Ile660                 665                 670                 675cat gct cgt ggt cca gtc ggg gtc gaa gga tta ctt aca acg aga tgg    2179His Ala Arg Gly Pro Val Gly Val Glu Gly Leu Leu Thr Thr Arg Trp
            680                 685                 690ata atg aga gga aaa gga caa gtt gtc gac gga gac aat gga att gtt    2227Ile Met Arg Gly Lys Gly Gln Val Val Asp Gly Asp Asn Gly Ile Val
        695                 700                 705tac acc cat cag gac att ccc atc caa gct taaacaagac ttccgagtgt      2277Tyr Thr His Gln Asp Ile Pro Ile Gln Ala
    710                 715gtgtttgtgt atttggttga gacttgagga gagacacaga ggaggatggg cttttttgtt  2337tcctctctgc ttagtactca tatcctatca ttattattat tactactact tattattgaa  2397accctcgctt atgtagtggt tttgatttag ggttaggatt gcaccaaaaa taagatccac  2457tttaccactt agtcttgctc ataagtacga tgaagaacat ttaattagct tctcttcttg  2517tcattgtaag ctacctacac atttctgatc tttatcaaga tactactact tttc        2571<210>3<211>1833<212>DNA<213>Arabidopsis thaliana<220><221>CDS<222>113...1612<301>Tomohiro Kiyasue,Yoshu Yoshiba,KazukoYamaguchi-Shinozaki,Kazuo Shinozaki<302>Title:编码线粒体脯氨酸脱氢酶的核基因,参与Arabidopsis中脯氨酸代谢的酶,该酶受脯氨酸的正调节,受脱水的负调节。<303>The Plant Cell<304>8<306>1323-1335<307>1996-05-27<308>D83025<309>1995-12-25<400>3agcgtttaga aaaaaacagc gataaaaccg aaacatcaag caaacaaaaa aaaaagagaa  60gagaaattat ttttttttgt tttcgttttc aaaaacaaaa tctttgaatt tt atg gca  118
                                                      Met Ala
                                                        1acc cgt ctt ctc cga aca aac ttt atc cgg cga tct tac cgt tta ccc    166Thr Arg Leu Leu Arg Thr Asn Phe Ile Arg Arg Ser Tyr Arg Leu Pro
      5                  10                  15gct ttt agc ccg gtg ggt cct ccc acc gtg act gct tcc acc gcc gtc    214Ala Phe Ser Pro Val Gly Pro Pro Thr Val Thr Ala Ser Thr Ala Val
20                   25                  30gtc ccg gag att ctc tcc ttt gga caa caa gca ccg gaa cca cct ctt    262Val Pro Glu Ile Leu Ser Phe Gly Gln Gln Ala Pro Glu Pro Pro Leu35                  40                  45                  50cac cac cca aaa ccc acc gag caa tct cac gat ggt ctc gat ctc tcc    310His His Pro Lys Pro Thr Glu Gln Ser His Asp Gly Leu Asp Leu Ser
             55                  60                  65gat caa gcc cgt ctt ttc tcc tct atc cca ace tct gat ctc ctc cgt    358Asp Gln Ala Arg Leu Phe Ser Ser Ile Pro Thr Ser Asp Leu Leu Arg
         70                  75                  80tcc acc gcc gtg ttg cat gcg gcg gcg ata ggt cct atg gtc gac cta    406Ser Thr Ala Val Leu His Ala Ala Ala Ile Gly Pro Met Val Asp Leu
     85                  90                  95ggg acg tgg gtc atg agc tct aaa ctt atg gac gct tcg gtg acg cgt    454Gly Thr Trp Val Met Ser Ser Lys Leu Met Asp Ala Ser Val Thr Arg
100                 105                 110ggc atg gtt tta ggg ctt gtg aaa agt acg ttt tat gac cat ttt tgc    502Gly Met Val Leu Gly Leu Val Lys Ser Thr Phe Tyr Asp His Phe Cys115                 120                 125                 130gcc ggt gaa gat gcc gac gca gcc get gag cgc gtg aga agc gtt tat    550Ala Gly Glu Asp Ala Asp Ala Ala Ala Glu Arg Val Arg Ser Val Tyr
            135                 140                 145gaa gct act ggt ctt aaa ggg atg ctt gtc tat ggc gtc gaa cac gcc    598Glu Ala Thr Gly Leu Lys Gly Met Leu Val Tyr Gly Val Glu His Ala
        150                 155                 160gat gac gct gta tct tgt gat gat aac atg caa caa ttc att cga acc    646Asp Asp Ala Val Ser Cys Asp Asp Asn Met Gln Gln Phe Ile Arg Thr
    165                 170                 175att gaa gct gcc aaa tct tta cea aca tct cac ttt agc tca gtg gtt    694Ile Glu Ala Ala Lys Ser Leu Pro Thr Ser His Phe Ser Ser Val Val
180                 185                 190gtg aag ata act gcc att tgt cca att agt ctt ctg aaa cga gtg agc    742Val Lys Ile Thr Ala Ile Cys Pro Ile Ser Leu Leu Lys Arg Val Ser195                 200                 205                 210gat ctg ctg cgg tgg gaa tac aaa agt ccg aac ttc aaa ctc tca tgg    790Asp Leu Leu Arg Trp Glu Tyr Lys Ser Pro Asn Phe Lys Leu Ser Trp
            215                 220                  225aag ctc aaa tcg ttt ccg gtt ttc tcc gaa tcg agt cct ctc tac cac    838Lys Leu Lys Ser Phe Pro Val Phe Ser Glu Ser Ser Pro Leu Tyr His
        230                 235                 240aca aac tca gaa ccg gaa ccg tta acc gcg gaa gaa gaa agg gag ctc    886Thr Asn Ser Glu Pro Glu Pro Leu Thr Ala Glu Glu Glu Arg Glu Leu
    245                 250                 255gaa gca gct cat gga agg att caa gaa atc tgt agg aaa tgc caa gag    934Glu Ala Ala His Gly Arg Ile Gln Glu Ile Cys Arg Lys Cys Gln Glu
260                 265                 270tcc aat gta cca ttg ttg att gat gcg gaa gac aca atc ctc caa ccc    982Ser Asn Val Pro Leu Leu Ile Asp Ala Glu Asp Thr Ile Leu Gln Pro275                 280                 285                 290gcg atc gat tac atg gct tat tca tcg gcg atc atg ttc aat gct gac    1030Ala Ile Asp Tyr Met Ala Tyr Ser Ser Ala Ile Met Phe Asn Ala Asp
            295                 300                 305aaa gac cga cca atc gtt tac aac acg att cag gcg tac ttg aga gac    1078Lys Asp Arg Pro Ile Val Tyr Asn Thr Ile Gln Ala Tyr Leu Arg Asp
        310                 315                 320gcc ggt gag aga ctg cat ttg gca gta caa aat gct gag aaa gag aat    1126Ala Gly Glu Arg Leu His Leu Ala Val Gln Asn Ala Glu Lys Glu Asn
    325                 330                 335gtt cct atg ggg ttc aag ttg gtg aga ggg gct tac atg tct agc gaa    1174Val Pro Met Gly Phe Lys Leu Val Arg Gly Ala Tyr Met Ser Ser Glu
340                 345                 350cgt agc ttg gcg gat tcc ctg ggt tgc aag tcg cca gtc cac gac aca    1222Arg Ser Leu Ala Asp Ser Leu Gly Cys Lys Ser Pro Val His Asp Thr355                 360                 365                 370att cag gat act cac tct tgt tac aat gat tgt atg aca ttc ctg atg    1270Ile Gln Asp Thr His Ser Cys Tyr Asn Asp Cys Met Thr Phe Leu Met
            375                 380                 385gag aaa gca tca aac ggt tct ggt ttc ggt gtc gtt ctc gca aca cat    1318Glu Lys Ala Ser Asn Gly Ser Gly Phe Gly Val Val Leu Ala Thr His
        390                 395                 400aac gct gat tcg ggg aga ctt gcg tcg agg aaa gcg agt gac ctc ggg    1366Asn Ala Asp Ser Gly Arg Leu Ala Ser Arg Lys Ala Ser Asp Leu Gly
    405                 410                 415atc gat aaa cag aac ggg aag ata gag ttt gca cag cta tat ggt atg    1414Ile Asp Lys Gln Asn Gly Lys Ile Glu Phe Ala Gln Leu Tyr Gly Met
420                 425                 430tca gat gca ttg tcc ttc ggg tta aag aga gca ggg ttc aat gtt agc    1462Ser Asp Ala Leu Ser Phe Gly Leu Lys Arg Ala Gly Phe Asn Val Ser435                 440                 445                 450aag tac atg ccg ttt gga ccc gtc gca acc gct ata ccg tat ctt ctc    1510Lys Tyr Met Pro Phe Gly Pro Val Ala Thr Ala Ile Pro Tyr Leu Leu
            455                 460                 465cga cgc gct tat gag aac cgg gga atg atg gcc acc gga gct cat gac    1558Arg Arg Ala Tyr Glu Asn Arg Gly Met Met Ala Thr Gly Ala His Asp
        470                 475                 480cgt caa ctc atg agg atg gaa ctt aag agg aga tta atc gcc ggg att    1606Arg Gln Leu Met Arg Met Glu Leu Lys Arg Arg Leu Ile Ala Gly Ile
    485                 490                 495gcg taaagagaga gtatggagcc attaaatgaa attgggaaat gtagatgaat         1659Alaaaatttcttc tatgtagttt aagaaattga aaacaaaaaa ttataatata agaaatggag  1719taggtaagaa catttcctgt ggctaaatat ttttcatgag ggactatgtt tttactatca  1779atatatcatt cacaaatgta tattcacctt atcaataaaa atgcttttta cttt        1833

Claims (15)

1.稻科植物,其特征是,导入了含有序列号1记载的序列的水稻P5CS(Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶)基因。
2.稻科植物,其特征是,导入了含有序列号2记载的序列的Arabidopsisthaliana P5CS(Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶)基因。
3.稻科植物,其特征是:导入了含有序列号3记载的序列的Arabidopsisthaliana ProDH(脯氨酸脱氢酶)基因的反义(带有反向碱基序列)基因。
4.稻科植物,其特征是,导入了含有序列号1记载的序列的水稻P5CS基因或含有序列号2记载的序列的Arabidopsis thaliana P5CS基因与含有序列号3记载的序列的Arabidopsis thaliana ProDH基因的反义基因。
5.稻科植物,其特征是,将含有序列号1记载的序列的水稻P5CS基因或含有序列号2记载的序列的Arabidopsis thaliana P5CS基因与含有序列号3记载的序列的Arabidopsis thaliana ProDH基因的反义基因一前一后地连接后导入。
6.载体,其特征是,插入了含有序列号1记载的序列的水稻P5CS基因、含有序列号2记载的序列的Arabidopsis thaliana P5CS基因、含有序列号3记载的序列的Arabidopsis thaliana ProDH基因的反义基因中的任一个基因,或是将水稻或Arabidopsis thaliana P5CS基因与上述的Arabidopsis thaliana ProDH基因的反义基因一前一后地连接后插入。
7.稻科植物,其特征是将权利要求6记载的载体导入来自稻科植物的愈伤组织,使该愈伤组织增殖后从愈伤组织再分化植物体培育的。
8.稻科植物,其特征是将权利要求6记载的载体导入来自稻科植物的原生质体,从使该原生质体增殖后的集群中使植物体再分化培育的。
9.稻科植物,其特征是与通过基因操作将权利要求6记载的载体导入后获得的稻科植物进行杂交得到的,导入了将权利要求6记载的载体。
10.权利要求1至9中任一项记载的稻科植物,是水稻。
11.稻科植物的种子,其特征是从权利要求1至9中任一项记载的稻科植物收获的。
12.稻科植物的种子,其特征是权利要求1至9中任一项记载的稻科植物是水稻,种子是从上述水稻收获的。
13.稻科植物的生产方法,其特征是利用根癌土壤杆菌将权利要求6记载的载体导入来自稻科植物的愈伤组织,使该愈伤组织增殖后,从上述的愈伤组织使植物体再分化。
14.稻科植物的生产方法,其特征是通过电穿孔将权利要求6记载的载体导入取自稻科植物的原生质体,从使该原生质体增殖后的集群中使植物体再分化。
15.稻科植物的生产方法,其特征是与通过基因操作将权利要求6记载的载体导入后获得的稻科植物进行杂交,导入了权利要求6记载的载体。
CN01144073A 2001-06-08 2001-12-28 脯氨酸蓄积能力高的稻科植物及其生产方法 Pending CN1390939A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP174553/2001 2001-06-08
JP2001174553A JP2002369634A (ja) 2001-06-08 2001-06-08 プロリン蓄積能力の高いイネ科植物およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1390939A true CN1390939A (zh) 2003-01-15

Family

ID=19015825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN01144073A Pending CN1390939A (zh) 2001-06-08 2001-12-28 脯氨酸蓄积能力高的稻科植物及其生产方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20030014774A1 (zh)
JP (1) JP2002369634A (zh)
KR (1) KR100459054B1 (zh)
CN (1) CN1390939A (zh)
CA (1) CA2365662A1 (zh)
GB (1) GB2376236B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101701210B (zh) * 2009-09-21 2012-05-30 中国农业科学院棉花研究所 一种植物耐旱相关蛋白p5cs及其编码基因与应用
CN111454923A (zh) * 2020-05-08 2020-07-28 南京农业大学 大豆GmP5CDH基因的应用

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111662890B (zh) * 2020-07-27 2023-03-24 洛阳师范学院 一种OsProDH基因及其在负调控水稻耐热性方面的应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5344923A (en) * 1992-09-29 1994-09-06 The Ohio State University Research Foundation Nucleotide sequence encoding for bifunctional enzyme for proline production
US5639950A (en) * 1992-09-29 1997-06-17 The Ohio State University Research Foundation Nucleotide sequence encoding for bifunctional enzyme for proline production
CA2335522A1 (en) * 1998-06-24 1999-12-29 Cornell Research Foundation, Inc. Water stress or salt stress tolerant transgenic cereal plants

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101701210B (zh) * 2009-09-21 2012-05-30 中国农业科学院棉花研究所 一种植物耐旱相关蛋白p5cs及其编码基因与应用
CN111454923A (zh) * 2020-05-08 2020-07-28 南京农业大学 大豆GmP5CDH基因的应用

Also Published As

Publication number Publication date
GB2376236A (en) 2002-12-11
CA2365662A1 (en) 2002-12-08
KR20020095011A (ko) 2002-12-20
GB2376236B (en) 2003-08-27
GB0130946D0 (en) 2002-02-13
KR100459054B1 (ko) 2004-12-03
JP2002369634A (ja) 2002-12-24
US20030014774A1 (en) 2003-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1314944A (zh) 植物的延迟衰老和逆境耐力
CN113201557B (zh) 一种引导编辑系统介导作物产生内源除草剂抗性的方法
CN110724705A (zh) 小麦TaIAA21基因在调控籽粒性状中的应用
CN110256545B (zh) ZmAER蛋白及其编码基因和应用
CN1291021C (zh) 厚叶旋蒴苣苔BcBCP1基因在培育耐旱耐盐植物中的应用
CN1207645A (zh) 用于产生耐温植物的方法
CN1223606C (zh) 水稻dreb类转录因子及其编码基因与应用
EP1457564B1 (en) Production of plants having improved rooting efficiency and vase life using stress-resistance gene
JP2012507263A (ja) 変化した植物構造を示すグルタミン酸デカルボキシラーゼ(gad)トランスジェニック植物
CN1390939A (zh) 脯氨酸蓄积能力高的稻科植物及其生产方法
CN1940072A (zh) 抗草甘膦基因及其应用
CN111944828B (zh) 花生突变体的制备方法、花生突变基因及其编码的蛋白质和应用
CN114213515B (zh) 基因OsR498G0917707800.01及其编码的蛋白在调控水稻垩白中的应用
CN111944827B (zh) 花生突变体的制备方法、花生突变基因及其编码的蛋白质和应用
CN1434866A (zh) 来自稻赤霉素3β-羟化酶的基因及其用途
WO2021047377A1 (zh) Tpst基因在调控植物性状中的应用
CN101050462A (zh) 来源于拟南芥的缺磷诱导基因及其编码蛋白与应用
CN1184231C (zh) 小麦TaDREB,其编码基因及培育耐逆植物的方法
CN1778925A (zh) 植物表皮毛特异表达启动子
CN1900280A (zh) 水稻分蘖调控基因OsTIL1及其应用
CN111909937A (zh) 一种水稻耐旱基因OsUGT55及其应用
CN111647613B (zh) 一种威氏海链藻TwPEPC1基因及应用和培育高产水稻的方法
CN1429272A (zh) 通过rna编辑在水稻和其他作物上制备细胞质雄性不育系的方法
CN112553224B (zh) 组蛋白去乙酰化酶基因OsHDT701在延长植物种子寿命中的应用
CN110615833A (zh) 一种植物磷转运蛋白ZmPT4及其编码基因和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication