JP2001512685A - Methods for increasing yield in plants - Google Patents

Methods for increasing yield in plants

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JP2001512685A JP2000506346A JP2000506346A JP2001512685A JP 2001512685 A JP2001512685 A JP 2001512685A JP 2000506346 A JP2000506346 A JP 2000506346A JP 2000506346 A JP2000506346 A JP 2000506346A JP 2001512685 A JP2001512685 A JP 2001512685A
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ジョルグ リースメイアー
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マックス−プランク−ゲゼルシャフト ツール フォルデルング デル ヴィッセンシャフテン エー.ファウ.
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Abstract

(57)【要約】 ヌクレオチド配列が伴細胞特異的プロモーターの調節下で発現される、植物において収量を増加させるための方法が開示される。該ヌクレオチド配列は、その発現が師部への光同化物の荷重の刺激を引き起こすタンパク質をコードする。 (57) SUMMARY Disclosed is a method for increasing yield in a plant, wherein the nucleotide sequence is expressed under the control of a companion cell-specific promoter. The nucleotide sequence encodes a protein whose expression triggers the stimulation of photoabsorptive loading on the phloem.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 本発明は、植物において収量を増加させるための方法、これらの方法に使用さ
れる組換え核酸分子、それらの使用に関し、増加した収量を有する植物に関する
The present invention relates to methods for increasing the yield in plants, the recombinant nucleic acid molecules used in these methods, their use and to plants with increased yield.

【0002】 農業及び林業の分野において、特に、絶えず増加している世界人口への食物の
供給を確実にするため、そして再生可能な原料の供給を確実にするために、増加
した収量を有する植物を作製するための努力が常になされている。通常、品種改
良により、増加した収量を有する植物を得ることが試みられているが、それには
多くの時間及び労力が必要である。さらに、それぞれの関連植物種ごとに適当な
品種改良プログラムが実施される必要がある。植物の遺伝子操作により、即ち組
換え核酸分子を植物に導入し発現させることにより、部分的な進歩がみられた。
そのような手法には、通常一つの植物種に限定されず他の植物種に転移可能であ
るという利点がある。例えば、EP-A0511979には、植物細胞における原核生物ア スパラギン・シンセターゼの発現により、とりわけ増加した生物量(biomass) 生成が引き起こされることが開示されている。例えば、WO96/21737には、脱制御
された又は制御されていないフルクトース-1,6-ビスホスファターゼの発現によ り、光合成速度の増加により、増加した収量を有する植物の作製が開示されてい
る。にもかかわらず、農業又は林業にとって興味深い植物において収量を改良す
るための、一般的に適用可能な方法が依然として必要とされている。
In the field of agriculture and forestry, in particular, plants with increased yields, in order to ensure the supply of food to the ever-increasing world population and to ensure the supply of renewable raw materials Efforts are constantly being made to produce Usually, breeding attempts to obtain plants with increased yield, but this requires a lot of time and effort. In addition, appropriate breeding programs need to be implemented for each relevant plant species. Partial progress has been made by genetic engineering of plants, ie, by introducing and expressing recombinant nucleic acid molecules in plants.
Such an approach has the advantage that it is usually not limited to one plant species but can be transferred to another plant species. For example, EP-A0511979 discloses that the expression of prokaryotic asparagine synthetase in plant cells causes, inter alia, increased biomass production. For example, WO 96/21737 discloses the production of plants with increased yields by increasing the rate of photosynthesis due to the expression of deregulated or unregulated fructose-1,6-bisphosphatase. . Nevertheless, there is still a need for generally applicable methods for improving yield in plants that are of interest to agriculture or forestry.

【0003】 従って、本発明の基礎をなす課題は、植物において収量を増加させるためのさ
らなる方法を提供することである。この課題は、請求の範囲において特徴付けら
れた態様を提供することにより、本発明により解決される。
[0003] The problem underlying the present invention is therefore to provide further methods for increasing the yield in plants. This problem is solved by the present invention by providing the embodiments characterized in the claims.

【0004】 従って、本発明は、(a)伴細胞において特異的に転写を可能にする領域、並
びにそれらに機能的に結合している (b)(i)スクロースを切断する酵素活性を有するタンパク質、 (ii)スクロース輸送体、 (iii)植物細胞の原形質膜に位置するプロトン勾配の刺激を引き起こす活性
を有するタンパク質、及び (iv)クエン酸シンターゼ(E.C.4.1.3.7.) からなる群より選択されるポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む、
植物のゲノムに安定的に組み込まれている組換えDNA分子が発現していることを 特徴とする、植物において収量を増加させるための方法に関する。
[0004] Accordingly, the present invention provides (a) a region specifically enabling transcription in a companion cell, and (b) (i) a protein having an enzymatic activity for cleaving sucrose. (Ii) a sucrose transporter, (iii) a protein having an activity to stimulate a proton gradient located on the plasma membrane of a plant cell, and (iv) citrate synthase (EC4.1.3.7.). Comprising a nucleotide sequence encoding the selected polypeptide,
The present invention relates to a method for increasing the yield in a plant, characterized by expressing a recombinant DNA molecule stably integrated into the genome of the plant.

【0005】 驚くべきことに、植物の師部における特異的な前記タンパク質の発現により、
収量の劇的な増加が引き起こされることが見出された。
[0005] Surprisingly, the expression of said protein specifically in the phloem of the plant,
A dramatic increase in yield was found to be caused.

【0006】 「収量の増加」という用語は、好ましくは、特に植物の鮮重量として決定され
たときの、生物量生成の増加に関する。そのような収量の増加は、好ましくは、
光合成の間に生産された光同化物を取り込む器官である、植物のいわゆる「シン
ク」器官に関連している。特に好ましいのは、種、実、貯蔵根、根、塊茎、花、
蕾、苗条、茎又は木部のような、収穫可能な植物の部分である。本発明による収
量の増加は、同条件下で栽培されたとき、同じ遺伝子型の非形質転換植物と比較
した生物量に対して少なくとも3%、好ましくは10%、特に好ましくは少なくと も20%である。
The term “increased yield” preferably relates to increased biomass production, especially as determined as freshness of the plant. Such an increase in yield is preferably
It is related to the so-called "sink" organs of plants, which are the organs that take up the photo-assimilates produced during photosynthesis. Particularly preferred are seeds, fruits, storage roots, roots, tubers, flowers,
Harvestable plant parts, such as buds, shoots, stems or xylem. The increase in yield according to the invention, when grown under the same conditions, is at least 3%, preferably 10%, particularly preferably at least 20% relative to the biomass compared to a non-transformed plant of the same genotype. It is.

【0007】 前記タンパク質は、師部において発現されたとき、それらの生物学的活性が師
部への光同化物の増加した荷重(loading)を引き起こすという点で共通してい る。本発明に関して、光同化物とは糖及び/又はアミノ酸と理解されたい。
[0007] The proteins have in common that when expressed in the phloem, their biological activity causes increased loading of the photoabsorptive on the phloem. In the context of the present invention, photoassimilates are to be understood as sugars and / or amino acids.

【0008】 本発明により、(b)に言及されたヌクレオチド配列は、通常、植物タンパク
質又は細菌のタンパク質又は真菌もしくは動物由来のタンパク質をコードしうる
According to the invention, the nucleotide sequence referred to in (b) can usually encode a plant protein or a bacterial protein or a fungal or animal derived protein.

【0009】 好ましい態様において、ヌクレオチド配列は、スクロース・シンターゼ(E.C.
2.4.1.13)、好ましくは植物のスクロース・シンターゼ、特にソラナム・ツベロ
サム(Solanum tuberosum)由来のスクロース・シンターゼ、特に好ましくはS. ツベロサム(tuberosum)の塊茎に発現している型をコードする。そのような配 列は、例えばソラノウバットおよびベリアード(Salanoubat and Belliard)(Ge
ne 60(1987),47-56)に開示されており、EMBL遺伝子銀行において登録番号X67125
で入手可能である。
In a preferred embodiment, the nucleotide sequence is a sucrose synthase (EC
2.4.1.13), preferably encodes a plant sucrose synthase, especially a sucrose synthase from Solanum tuberosum, particularly preferably a form expressed in the tubers of S. tuberosum. Such arrays are, for example, Salanoubat and Belliard (Ge
ne 60 (1987), 47-56) and has accession number X67125 at EMBL Gene Bank.
Available at

【0010】 さらに好ましい態様において、ヌクレオチド配列は、スクロース・ホスホリラ
ーゼ(E.C.2.4.1.7)をコードする。スクロース・ホスホリラーゼをコードする 配列は、例えばWO96/24679から既知である。
[0010] In a further preferred embodiment, the nucleotide sequence encodes sucrose phosphorylase (EC 2.4.1.7). The sequence coding for sucrose phosphorylase is known, for example, from WO 96/24679.

【0011】 もう一つの好ましい態様において、ヌクレオチド配列は、インベルターゼ(E.
C.3.2.1.26)、好ましくは微生物由来、特にサッカロミセス(Saccharomyces) 属の真菌由来、好ましくはS.セレビシエ(S.cerevisiae)由来のインベルターゼ
をコードする。サイトゾル・インベルターゼ(cytosolic invertase)(Sonnewa
ld et al.,Plant J.1(1991),95-106)をコードする配列が、特に好ましい。
[0011] In another preferred embodiment, the nucleotide sequence is an invertase (E.
C.3.2.1.26), preferably encoding an invertase from a microorganism, especially from a fungus of the genus Saccharomyces, preferably from S. cerevisiae. Cytosolic invertase (Sonnewa
ld et al., Plant J. 1 (1991), 95-106) are particularly preferred.

【0012】 本発明によると、スクロース輸送体とは、植物系において膜を介してスクロー
スを輸送するトランスポーターと理解される。そのようなトランスポーターは、
好ましくは、植物由来のもの(例えば、EMBL遺伝子銀行登録番号G21319)である
。特に好ましくは、(b)に記載の配列は、特に、例えばRiesmeier et al(EMBO
J.11(1992),4705-4713)に開示されているようなクローンSoSUT1の配列を有する
、ホウレンソウ(スピナシア・オレラセア(Spinacia oleracea))由来のスク ロース輸送体をコードする。
According to the invention, a sucrose transporter is understood as a transporter that transports sucrose across membranes in plant systems. Such transporters are
Preferably, it is derived from a plant (for example, EMBL gene bank registration number G21319). Particularly preferably, the sequence described in (b) is particularly useful, for example, in Riesmeier et al (EMBO
J. 11 (1992), 4705-4713) encodes a sucrose transporter from spinach (Spinacia oleracea) having the sequence of clone SoSUT1.

【0013】 特に好ましい態様において、原形質膜に位置するプロトン勾配を刺激するタン
パク質は、プロトンATPaseである。この場合、(b)に記載の配列は、好ましく
は、微生物由来、特にサッカロミセス属の真菌由来、好ましくはS.セレビシエ由
来のタンパク質をコードする。特に好ましい態様において、配列は、S.セレビシ
エ由来のプロトンATPasePMA1(Serrano et al.,Nature 319(1986),689-693;EMBL
gene bank)又はこのS.セレビシエ由来のプロトンATPaseの3'末端短縮型、特に
本発明の実施例3に記載のATPaseΔPAM1をコードする。
[0013] In a particularly preferred embodiment, the protein that stimulates a proton gradient located at the plasma membrane is a proton ATPase. In this case, the sequence described in (b) preferably encodes a protein from a microorganism, in particular from a fungus of the genus Saccharomyces, preferably from S. cerevisiae. In a particularly preferred embodiment, the sequence is a proton ATPase PMA1 from S. cerevisiae (Serrano et al., Nature 319 (1986), 689-693; EMBL
gene bank) or the 3′-terminal truncated form of the proton ATPase derived from S. cerevisiae, particularly the ATPase ΔPAM1 described in Example 3 of the present invention.

【0014】 又は、ヌクレオチド配列は、植物由来のプロトンATPase、好ましくはソラナム
・ツベロサム由来のプロトンATPaseをコードしてもよい。
[0014] Alternatively, the nucleotide sequence may encode a proton ATPase from a plant, preferably a proton ATPase from Solanum tuberosa.

【0015】 特に好ましいのは、ジャガイモ由来のプロトンATPasePHA2(Harms et al.,Pla
nt Mol.Biol.26(1994),979-988;EMBL遺伝子銀行X76535)又はこのジャガイモ由 来のプロトンATPaseの3'末端短縮型、特に本発明の実施例4に記載のATPaseΔPHA
2をコードする配列である。
Particularly preferred is the proton ATPase PHA2 from potato (Harms et al., Pla
Biol. 26 (1994), 979-988; EMBL Gene Bank X76535) or the 3′-terminal truncated form of this potato-derived proton ATPase, particularly the ATPase ΔPHA described in Example 4 of the present invention.
An array that codes 2.

【0016】 本発明によると、クエン酸シンターゼは、任意のクエン酸シンターゼ、例えば 細菌、真菌、動物又は植物由来のクエン酸シンターゼでありうる。例えば以下の
生物、バチルス・ズブチリス(U05256及びU05257)、大腸菌(V01501)、R.プロ
ワゼキ(R.prowazekii)(M17149)、P.アエルギノサ(P.aeruginosa)(M29728
)、A.アニトラタム(A.anitratum)(M33037)(Schendel et al.,Appl.Enviro
n.Microbiol.58(1992),335-345及びそこで引用されている参照を参照のこと)、
ハロフェラックス・ボルカニ(Haloferax volcanii)(James et al.,Biochem.S
oc.Trans,20(1992),12)、アラビドーシス・タリアナ(Arabidopsis thaliana)
(Z17455)(Unger et al.,Plant Mol.Biol.13(1989),411-418)、B.コアギュラ
ンス(B.coagulans)(M74818)、C.ブルネッティ(C.burnetti)(M36338)(H
einzen et al.,Gene 109(1990),63-69)、M.スメグマチス(M.smegmatis)(X60
513)、T.アシドフィラム(T.acidophilum)(X55282)、T.サーモフィラ(T.th
ermophila)(D90117)、ブタ(M21197)(Bloxham et al.,Proc.Natl.Acad.Sci
.USA 78(1981),5381-5385)、N.クラッサ(N.crassa)(M84187)(Ferea et al
.,Mol.Gen.Genet.242(1994),105-110)、S.セレビシエ(Z11113、Z23259、M1468
6、M54982、X00782)(Suissa et al.,EMBO J.3(1984),1773-1781)及びジャガ イモ(EP95913066.7)由来のクエン酸シンターゼをコードするDNA配列が、既知 である。
According to the present invention, the citrate synthase can be any citrate synthase, for example, a citrate synthase from a bacterium, fungus, animal or plant. For example, the following organisms: Bacillus subtilis (U05256 and U05257), Escherichia coli (V01501), R. prowazekii (M17149), P. aeruginosa (M29728)
), A. anitratum (M33037) (Schendel et al., Appl. Enviro
n. Microbiol. 58 (1992), 335-345 and the references cited therein),
Haloferax volcanii (James et al., Biochem. S
oc.Trans, 20 (1992), 12), Arabidopsis thaliana
(Z17455) (Unger et al., Plant Mol. Biol. 13 (1989), 411-418), B. coagulans (M74818), C. burnetti (M36338) (H
einzen et al., Gene 109 (1990), 63-69), M. smegmatis (X60
513), T. acidophilum (X55282), T. thermophila (T. th
ermophila) (D90117), pig (M21197) (Bloxham et al., Proc. Natl. Acad. Sci.
USA 78 (1981), 5381-5385), N. crassa (M84187) (Ferea et al
., Mol. Gen. Genet. 242 (1994), 105-110), S. cerevisiae (Z11113, Z23259, M1468)
6, M54982, X00782) (Suissa et al., EMBO J. 3 (1984), 1773-1781) and DNA sequences encoding citrate synthase from potato (EP95913066.7) are known.

【0017】 括弧内の番号は、GenEMBLデータベースにおける対応する登録番号である。The numbers in parentheses are the corresponding registration numbers in the GenEMBL database.

【0018】 本発明に係るヌクレオチド配列は、一般的に、任意の生物、特に植物、真菌、
細菌又は動物由来の任意の適当なタンパク質をコードしうる。配列は、好ましく
は、植物又は真菌由来のタンパク質をコードする。好ましくは、植物は、高等植
物、特にデンプン又は油脂を貯蔵する有用植物、例えばジャガイモ又はコメ、ト
ウモロコシ、小麦、大麦、ライ麦、ライコムギ、オート麦、キビ等のような穀物
及びホウレンソウ、タバコ、テンサイ、ダイズ、綿などである。真菌は、好まし
くはサッカロミセス属、シゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)属、アス ペルギルス(Aspergillus)属又はノイロスポラ(Neurospora)属の真菌、特に サッカロミセス・セレビシエ、サッカロミセス・ポンベ(Saccharomyces pombe )、アスペルギルス・フラバス(Aspergillus flavus)、アスペルギルス・ニガ
ー(Aspergillus nigar)又はノイロスポラ・クラッサ(Neurospora crassa)で
ある。
[0018] The nucleotide sequence according to the present invention generally refers to any organism, especially plants, fungi,
It may encode any suitable protein from bacteria or animals. The sequence preferably encodes a protein from a plant or a fungus. Preferably, the plants are higher plants, especially useful plants that store starch or oils and fats, such as potatoes or rice, corn, wheat, barley, rye, triticale, oats, millet and the like, spinach, tobacco, sugar beet, Soybeans, cotton, etc. The fungi are preferably fungi of the genera Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Aspergillus or Neurospora, in particular Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces pombe spellae, Saccharomyces pombe sp. ), Aspergillus nigar or Neurospora crassa.

【0019】 本発明に係る方法の好ましい態様において、伴細胞特異的な転写を確実にする
(a)に言及された領域は、アグロバクテリウム・リゾゲネス(Agrobacterium
rhizogenes)由来のrolC遺伝子のプロモーターである。このプロモーターは、例
えば、Schmullingら(Plant Cell(1989),665-671)及びクーン(Kuhn)(Charac
terization and localization of the sucrose carrier SUT1 in Solanaceae,Do
ctoral Thesis(1991),Freie Universitat Berlin,biology department)に開示 されている。好ましくは、配列番号1に記載のヌクレオチド配列を有するプロモ ーターの領域が使用される。
In a preferred embodiment of the method according to the invention, the region referred to in (a) which ensures companion cell-specific transcription is Agrobacterium rhizogenes.
This is the promoter of the rolC gene derived from Rizogenes. This promoter is described, for example, in Schmulling et al. (Plant Cell (1989), 665-671) and Kuhn (Charac
terization and localization of the sucrose carrier SUT1 in Solanaceae, Do
ctoral Thesis (1991), Freie Universitat Berlin, biology department). Preferably, a region of the promoter having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 is used.

【0020】 前記のrolCプロモーターの他に、当業者は過度の実験を行うことなく、伴細胞
特異的発現のための他のプロモーターを使用することができる。アラビドーシス
・タリアナ由来のスクロース輸送体のプロモーター(Truernit and Sauer,Plant
a 196(1995),564-570)のような、さらなる伴細胞特異的プロモーターが、文献 に開示されている。
In addition to the rolC promoter described above, one skilled in the art can use other promoters for companion cell-specific expression without undue experimentation. Arabidopsis thaliana sucrose transporter promoter (Truernit and Sauer, Plant
Further companion cell-specific promoters have been disclosed in the literature, such as a 196 (1995), 564-570).

【0021】 さらに、異なるRNA及びタンパク質に関して、伴細胞におけるそれらの特異的 な存在が、文献に開示されている(例えば、Foley et al.,Plant Mol.Biol.30(1
996),687-695;DeWitt,Plant J.1(1991),121-128;Stadler et al.,Plant Cell 7(
1995),1545-1554)。当業者は、既知のタンパク質から出発して、過度の実験を 行うことなく、抗体により又はアミノ酸配列由来のオリゴヌクレオチドを用いる
ことにより、cDNAを単離することが可能である(例えば、Sambrook et al,Molec
ular Cloning,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press(198
9),Cold Spring Harbor,NY.を参照のこと)。このようにして得られたcDNAから 出発して、さらに、対応する生物由来の樹立されたゲノミック・ライブラリーを
スクリーニングし、ゲノム断片を同定することが可能である。cDNAのヌクレオチ
ド配列とゲノミック・クローンのヌクレオチド配列を比較することにより、プロ
モーターの位置を大まかに決定することができる。プロモーターの特異性は、プ
ロモーター及びβ-グルクロニダーゼのような指示遺伝子からなるキメラ遺伝子 を用いることによりトランスジェニック環境で確認されうる(例えば、Kertbund
it et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88(1991),5212-5216を参照のこと)。
In addition, their specific presence in companion cells for different RNAs and proteins has been disclosed in the literature (eg Foley et al., Plant Mol. Biol. 30 (1
996), 687-695; DeWitt, Plant J. 1 (1991), 121-128; Stadler et al., Plant Cell 7 (
1995), 1545-1554). One of skill in the art can isolate a cDNA, starting from a known protein, without undue experimentation, by antibodies or by using oligonucleotides derived from amino acid sequences (eg, Sambrook et al.). , Molec
ular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (198
9), Cold Spring Harbor, NY.). Starting from the cDNA thus obtained, it is possible to further screen established genomic libraries from the corresponding organism and identify genomic fragments. By comparing the nucleotide sequence of the cDNA with the nucleotide sequence of the genomic clone, the location of the promoter can be roughly determined. Promoter specificity can be confirmed in a transgenic environment by using a chimeric gene consisting of the promoter and an indicator gene such as β-glucuronidase (eg, Kertbund).
USA et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88 (1991), 5212-5216).

【0022】 本発明に係る方法は、原則的に任意の植物に適用されうる。従って、単子葉植
物種及び双子葉植物種が特に好適である。方法は、好ましくは、農業、園芸及び
/又は林業にとって興味深い植物を用いて使用される。その例は、例えばキュウ
リ、メロン、カボチャ、ナス、ズッキーニ、トマト、ホウレンソウ、キャベツ、
エンドウ、インゲンマメなどのような野菜植物及び例えばナシ、リンゴなどのよ
うな果物である。さらに、例えばナタネ、ヒマワリ、ダイズのような油脂を貯蔵
する植物が好適である。特に好ましい態様において、穀物(コメ、トウモロコシ
、コムギ、ライ麦、オート麦、ライコムギ、キビ、大麦)、ジャガイモ、タピオ
カノキ、サツマイモなどのような、デンプンを貯蔵する植物が好適である。方法
は、例えばテンサイ及びサトウキビのような、スクロースを貯蔵する植物にも適
用されうるし、例えば綿、タバコ、木の型、ワイン、ホップスなどのようなその
他の有用な植物にも適用されうる。
The method according to the invention can in principle be applied to any plant. Accordingly, monocot and dicot species are particularly preferred. The method is preferably used with plants that are of interest for agriculture, horticulture and / or forestry. Examples are cucumber, melon, pumpkin, eggplant, zucchini, tomato, spinach, cabbage,
Vegetable plants such as peas, kidney beans and the like and fruits such as pears and apples. Furthermore, plants storing oils and fats, such as rapeseed, sunflower, and soybean, are suitable. In particularly preferred embodiments, plants that store starch, such as cereals (rice, corn, wheat, rye, oats, triticale, millet, barley), potatoes, tapiocanoki, sweet potatoes, and the like, are preferred. The method can be applied to plants that store sucrose, such as, for example, sugar beet and sugarcane, or to other useful plants, such as, for example, cotton, tobacco, wood molds, wine, hops, and the like.

【0023】 本発明はさらに、(a)植物の伴細胞において特異的に転写を可能にする領域
、並びにそれらに機能的に結合している (b)(i)スクロース・シンターゼ、 (ii)スクロース・ホスホリラーゼ、 (iii)スクロース輸送体 (iv)植物細胞の原形質膜に位置するプロトン勾配の刺激を引き起こす活性を
有するタンパク質、及び (v)クエン酸シンターゼ からなる群より選択されるポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む組
換え核酸分子に関する。
The present invention further provides (a) a region that specifically enables transcription in a companion cell of a plant, and (b) (i) sucrose synthase, (ii) sucrose which is operably linked thereto. A phosphorylase, (iii) a sucrose transporter, (iv) a protein having an activity of causing stimulation of a proton gradient located in the plasma membrane of a plant cell, and (v) a polypeptide selected from the group consisting of: citrate synthase And a recombinant nucleic acid molecule comprising the nucleotide sequence of

【0024】 そのような分子の好ましい態様に関して、本発明の方法に関連して既述された
のと同じことが(a)に言及された領域及び(b)に言及されたヌクレオチド配
列に当てはまる。
With respect to preferred embodiments of such molecules, the same as described above in connection with the method of the invention applies to the region referred to in (a) and to the nucleotide sequence referred to in (b).

【0025】 本発明は、本発明の組換え核酸分子を含むベクター、特に植物細胞の形質転換
に適したベクター及び植物ゲノムへの外来DNAの組み込みに適したベクターにも 関する。
The present invention also relates to vectors containing the recombinant nucleic acid molecules of the invention, in particular vectors suitable for the transformation of plant cells and vectors suitable for the integration of foreign DNA into the plant genome.

【0026】 本発明は、本発明の核酸分子で形質転換され、かつそれがゲノムに安定的に組
み込まれている植物細胞にさらに関する。これらの細胞は、天然には存在しない
位置で細胞のゲノムに本発明の核酸分子が組み込まれているという点で、天然に
存在する植物細胞と異なる。
The present invention further relates to plant cells which have been transformed with the nucleic acid molecules of the invention and which have stably integrated into the genome. These cells differ from naturally occurring plant cells in that the nucleic acid molecules of the invention are integrated into the genome of the cell at a non-naturally occurring location.

【0027】 本発明はさらに、本発明の植物細胞を含み、かつ植物の伴細胞におけるゲノム
に組み込まれた組換え核酸分子の発現により、同条件下で栽培された対応する非
形質転換植物と比較して増加した収量を示す、トランスジェニック植物にも関す
る。
The present invention further provides for the expression of a recombinant nucleic acid molecule integrated into the genome in a companion cell of a plant comprising a plant cell of the present invention and comparing it to a corresponding untransformed plant grown under the same conditions. And transgenic plants that exhibit increased yields.

【0028】 本発明は、前記の本発明の植物細胞を含む本発明の植物の繁殖材料にさらに関
する。「繁殖材料」という語は、特に、種、実、塊茎、根茎、挿し木、カリ(ca
lli)、細胞培養物などを含む。
The present invention further relates to a propagation material of the plant of the present invention comprising the above-mentioned plant cell of the present invention. The term "breeding material" refers, in particular, to seeds, nuts, tubers, rhizomes, cuttings, potash (ca).
lli), cell cultures and the like.

【0029】 最後に、本発明は、植物の伴細胞において特異的に転写を可能にする領域、並
びにそれらに機能的に結合している (i)スクロースを切断する酵素活性を有するタンパク質、 (ii)スクロース輸送体、 (iii)原形質膜に位置するプロトン勾配の刺激を引き起こす活性を有するタ
ンパク質、及び (iv)クエン酸シンターゼ からなる群より選択されるポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む組
換え核酸分子の、収量を増加させるためのトランスジェニック植物における発現
のための使用に関する。
Finally, the present invention relates to a region which specifically enables transcription in a companion cell of a plant, and a protein having an enzymatic activity for cleaving sucrose, which is operatively linked thereto, (ii) A) a sucrose transporter; (iii) a protein having an activity to cause stimulation of a proton gradient located at the plasma membrane; and (iv) a nucleotide sequence encoding a polypeptide selected from the group consisting of: citrate synthase. The present invention relates to the use of nucleic acid molecules for expression in transgenic plants to increase the yield.

【0030】 単子葉植物及び双子葉植物の形質転換のための方法は、当業者に既知である。[0030] Methods for the transformation of monocots and dicots are known to those skilled in the art.

【0031】 植物宿主細胞へのDNAの導入に関しては、様々な手法が利用可能である。これ らの手法には、形質転換手段としてアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Ag
robacterium tumefaciens)又はアグロバクテリウム・リゾゲネスを用いたT-DNA
による植物細胞の形質転換、プロトプラストの融合、注入、DNAのエレクトロポ レーション、バイオリスティック(biolistic)法によるDNAの導入及びさらなる
可能性が含まれる。
Various techniques can be used for introducing DNA into a plant host cell. These techniques include Agrobacterium tumefaciens (Ag
r-bacterium tumefaciens) or T-DNA using Agrobacterium rhizogenes
Transformation of plant cells, fusion of protoplasts, injection, electroporation of DNA, introduction of DNA by biolistic methods and further possibilities.

【0032】 植物細胞におけるDNAの注入及びエレクトロポレーションに関しては、プラス ミドは特定の要件を満たしている必要がない。pUC誘導体のような単純なプラス ミドが使用されうる。植物細胞の形質転換のためのアグロバクテリアの使用は、
広範囲に検討されており、EP-A120516の明細書、ヘケマ(Hoekema)(In:The Bi
nary Plant Vector System Offsetdrukkerij Kanters B.V.,Alblasserdam(1985)
,第V章)、Fraleyら(Crit.Rev.Plant.Sci.4,1-46)及びAnら(EMBO J.4(1985),
277-287)に十分に開示されている。
For DNA injection and electroporation in plant cells, the plasmid need not meet certain requirements. Simple plasmids such as pUC derivatives can be used. The use of Agrobacteria for the transformation of plant cells
It has been extensively reviewed and described in EP-A120516, Hoekema (In: The Bi
nary Plant Vector System Offsetdrukkerij Kanters BV, Alblasserdam (1985)
, Chapter V), Fraley et al. (Crit. Rev. Plant. Sci. 4, 1-46) and An et al. (EMBO J. 4 (1985),
277-287).

【0033】 植物細胞へのDNAのトランスファーに関して、植物エクスプラント(explant)
がアグロバクテリウム・ツメファシエンス又はアグロバクテリウム・リゾゲネス
と共培養されうる。感染した植物材料(例えば葉エクスプラント、茎の分節、根
、さらにプロトプラスト又は懸濁培養された植物細胞)から、形質転換された細
胞の選択のため抗生物質又は殺生物剤(biozides)を含んでいてもよい適当な培
地で完全な植物が再生されうる。このようにして得られた植物は、次に、導入さ
れたDNAの存在について試験されうる。バイオリスティック法又はプロトプラス ト形質転換を用いた外来DNAの導入のための他の可能性は既知である(例えば、W
illmitzer,L.,1993 Transgenic plants.In:Biotechnology,A Multi-Volume Comp
rehensive Treatise(H.J.Rehm,G.Reed,A.Puhler,P.Stadler編)第2巻,627-659,VC
H Weinheim-New York-Basel-Cambridge)。
With respect to the transfer of DNA into plant cells, plant explants
Can be co-cultured with Agrobacterium tumefaciens or Agrobacterium rhizogenes. From infected plant material (eg, leaf explants, stem segments, roots, as well as protoplasts or suspension-cultured plant cells), containing antibiotics or biozides for selection of transformed cells Whole plants can be regenerated on any suitable medium. The plants thus obtained can then be tested for the presence of the introduced DNA. Other possibilities for the introduction of foreign DNA using the biolistic method or protoplast transformation are known (eg, W
illmitzer, L., 1993 Transgenic plants.In:Biotechnology,A Multi-Volume Comp
rehensive Treatise (HJ Rehm, G. Reed, A. Puhler, P. Stadler) Vol. 2, 627-659, VC
H Weinheim-New York-Basel-Cambridge).

【0034】 アグロバクテリウム・ツメファシエンスにより補助されるTiプラスミド-ベク ター系による双子葉植物の形質転換は、よく確立されている。最近の研究は、単
子葉植物も、アグロバクテリウムを基本としたベクターにより形質転換されうる
ことを示唆している(Chan et al.,Plant Mol.Biol.22(1993),491-506;Hiei et
al.,Plant J.6(1994),271-282;Deng et al.,Science in China 33(1990),28-34;
Wilmink et al.,Plant Cell Reports 11(1992),76-80;May et al.,Bio/Technolo
gy 13(1995),486-492;Conner and Domisse;Int.J.Plant Sci.153(1992),550-555
;Ritchie et al.,Transgenic Res.2(1993),252-265)。
[0034] Transformation of dicotyledonous plants with the Ti plasmid-vector system assisted by Agrobacterium tumefaciens is well established. Recent studies have suggested that monocotyledonous plants can also be transformed with Agrobacterium-based vectors (Chan et al., Plant Mol. Biol. 22 (1993), 491-506; Hiei et
al., Plant J. 6 (1994), 271-282; Deng et al., Science in China 33 (1990), 28-34;
Wilmink et al., Plant Cell Reports 11 (1992), 76-80; May et al., Bio / Technolo
gy 13 (1995), 486-492; Conner and Domisse; Int.J. Plant Sci. 153 (1992), 550-555
Ritchie et al., Transgenic Res. 2 (1993), 252-265).

【0035】 単子葉植物の形質転換のための別の系はバイオリスティック法による形質転換
(Wan and Lemaux,Plant Physiol.104(1994),37-48;Vasil et al.,Bio/Technolo
gy 11(1993),1553-1558;Ritala et al.,Plant Mol.Biol.24(1994),317-325;Spen
cer et al.,Theor.Appl.Genet.79(1990),625-631)、プロトプラスト形質転換、
部分的に透過性化された細胞のエレクトロポレーション、及びグラスファイバー
によるDNAの導入である。
Another system for the transformation of monocotyledonous plants is the transformation by the biolistic method (Wan and Lemaux, Plant Physiol. 104 (1994), 37-48; Vasil et al., Bio / Technolo).
gy 11 (1993), 1553-1558; Ritala et al., Plant Mol. Biol. 24 (1994), 317-325; Spen
cer et al., Theor. Appl. Genet. 79 (1990), 625-631), protoplast transformation,
Electroporation of partially permeabilized cells and introduction of DNA by glass fiber.

【0036】 特に、トウモロコシの形質転換は数回文献に記載されている(例えば、WO95/0
6128、EP 0 513 849;EP 0 465 875;Fromm et al.,Biotechnology 8(1990),833-8
44;Gordon-Kamm et al.,Plant Cell 2(1990),603-618;Koziel et al.,Biotechno
logy 11(1993),194-200)。EP292435及びShillitoら(Bio/Technology 7(1989),
581)に、粘液を含まない軟らかい(もろい)トウモロコシ・カルスから出発し て、捻性植物を得ることができる方法が開示されている。Prioli及びSondahl(B
io/Technology 7(1989),589)は、Catetoトウモロコシ近交系Cat100-1のトウモ ロコシ・プロトプラストからの捻性植物の再生及び入手を開示している。
In particular, transformation of corn has been described several times in the literature (eg WO 95/0
6128, EP 0 513 849; EP 0 465 875; Fromm et al., Biotechnology 8 (1990), 833-8
44; Gordon-Kamm et al., Plant Cell 2 (1990), 603-618; Koziel et al., Biotechno
logy 11 (1993), 194-200). EP292435 and Shillito et al. (Bio / Technology 7 (1989),
No. 581) discloses a process by which a torsionous plant can be obtained starting from a soft (friable) corn callus free of mucus. Prioli and Sondahl (B
io / Technology 7 (1989), 589) discloses the regeneration and acquisition of torsion plants from corn protoplasts of the Catate maize inbred line Cat100-1.

【0037】 他の穀物種の形質転換の成功も、例えば大麦(Wan and Lemaux,前記参照;Rit
ala et al.,前記参照)及び小麦(Nehra et al.,Plant J.5(1994),285-297)な どに関して開示されている。
The success of transformation of other cereal species has also been described, for example, in barley (Wan and Lemaux, see above; Rit.
ala et al., supra) and wheat (Nehra et al., Plant J. 5 (1994), 285-297).

【0038】 導入されたDNAは、植物細胞のゲノムに取り込まれた後は、通常そこで安定で あり、最初に形質転換された細胞の子孫にも含まれる。それは通常、形質転換さ
れた植物細胞を、カナマイシン、G418、ブレオマイシン、ハイグロマイシン又は
ホスフィノトリシン(phosphinotricin)などのような殺生物剤又は抗生物質に 対して耐性にする選択マーカーを含む。従って、個別に選択されたマーカーは、
導入されたDNAを含まない細胞からの形質転換された細胞の選択を可能にする。
After the introduced DNA is integrated into the genome of the plant cell, it is usually stable there, and is also included in the progeny of the originally transformed cell. It usually contains a selectable marker that renders the transformed plant cells resistant to biocides or antibiotics such as kanamycin, G418, bleomycin, hygromycin or phosphinotricin. Thus, individually selected markers are:
Allows selection of transformed cells from cells that do not contain the introduced DNA.

【0039】 形質転換された細胞は、通常の方法で植物内で増殖する(McCormick et al.,P
lant Cell Reports 5(1986),81-84も参照のこと)。得られた植物は通常の方法 により培養されうる。植物から種子が得られうる。表現形質の特徴が安定に維持
され伝達されることを確実にするためには、2以上の世代を栽培するべきである 。対応する表現型質又はそのための性質が維持されることを確実にするためには
種子を採取するべきである。
The transformed cells grow in plants in the usual way (McCormick et al., P.
lant Cell Reports 5 (1986), 81-84). The obtained plant can be cultured by a usual method. Seeds can be obtained from plants. More than one generation should be cultivated to ensure that phenotypic characteristics are maintained and transmitted stably. Seeds should be harvested to ensure that the corresponding phenotypic qualities or properties therefor are maintained.

【0040】 以下、実施例により本発明を説明する。Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

【0041】 実施例1 プラスミドpBinRolC-SSの作製及びトランスジェニック・ジャガイモ植物の作製 プラスミドpBinRolC-SSは、バイナリーベクターpBin19(Bevan,Nucl.Acids Re
s.12(1984),8711)内に3個の断片A、B及びCを含む(図1を参照のこと)。
Example 1 Preparation of Plasmid pBinRolC-SS and Preparation of Transgenic Potato Plant The plasmid pBinRolC-SS was prepared using the binary vector pBin19 (Bevan, Nucl.
s.12 (1984), 8711) contains three fragments A, B and C (see FIG. 1).

【0042】 断片Aは、アグロバクテリウム・リゾゲネス由来のrolCプロモーターを含む。r
olCプロモーターは1138bpのEcoRI/Asp718 DNA断片(Lerchl et al.,Plant Cell
7(1995),259-270)としてA.リゾゲネス由来のRiアグロピン型プラスミドのTL-DN
AのDNA領域(11306位から12432位まで)を含む(Slightom et al.,J.Biol.Chem.
261(1986),108-121)。断片Aを、pBin19のポリリンカーのEcoRI切断部位及びAsp
718切断部位へ挿入する。断片Bは、ソラナム・ツベロサム由来のスクロース・シ
ンターゼ(SS)のcDNAのコーディング領域(76位から2493位)を含む(Salanoub
at and Belliard,Gene 60(1987),47-56)。
Fragment A contains the rolC promoter from Agrobacterium rhizogenes. r
The olC promoter is a 1138 bp EcoRI / Asp718 DNA fragment (Lerchl et al., Plant Cell
7 (1995), 259-270) TL-DN of Ri agropine-type plasmid derived from A. rhizogenes
A DNA region (positions 11306 to 12432) (Slightom et al., J. Biol. Chem.
261 (1986), 108-121). Fragment A was constructed with the EcoRI cleavage site of the polylinker of pBin19 and Asp
Insert at 718 cleavage site. Fragment B contains the coding region of the cDNA for sucrose synthase (SS) from Solanum tuberosum (positions 76 to 2493) (Salanoub
at and Belliard, Gene 60 (1987), 47-56).

【0043】 断片Bは、ポリリンカーのBamHI切断部位へ挿入されているベクターpBluescrip
tSK-から2427bpのBamHI断片として得られた。断片Bを、ベクターpBin19のBamHI 切断部位へセンス方向で、即ち翻訳可能なRNAの転写を可能にするような方向でr
olCプロモーターの下流に挿入した。
Fragment B is the vector pBluescrip inserted into the BamHI cleavage site of the polylinker.
tSK - was obtained as a BamHI fragment of 2427bp from. Fragment B was ligated in the sense orientation to the BamHI cleavage site of vector pBin19, i.
It was inserted downstream of the olC promoter.

【0044】 断片Cは、TiプラスミドpTiACH5のT-DNAのGene3のポリアデニル化シグナル(Gi
elen et al.,EMBO J.3(1984),835-846)、特にプラスミドpAGV40(Herrera-Estr
ella et al., Nature 303(1983),209-213)由来のPvuII/HindIII断片として単
離され、Sphlリンカーの付加によりpBin19のポリリンカーのSphI切断部位及びHi
ndIII切断部位の間のPvuII切断部位にクローニングされたヌクレオチド11749〜1
1939を含む。
Fragment C was used for the gene 3 polyadenylation signal of T-DNA of Ti plasmid pTiACH5 (Gi
elen et al., EMBO J. 3 (1984), 835-846), especially plasmid pAGV40 (Herrera-Estr
ella et al., Nature 303 (1983), 209-213) and isolated by addition of a Sphl linker to the SphI cleavage site of the polylinker of pBin19 and Hi
Nucleotides 11749-1 cloned into the PvuII cleavage site between the ndIII cleavage site
Including 1939.

【0045】 得られたプラスミドpBinRolC-SSを、アグロバクテリウム・ツメファシエンス により媒介される遺伝子導入によりジャガイモ植物細胞に導入した。この目的の
ため、解剖用メスで傷を付けられたジャガイモ不稔性培養物の10個の小葉を、一
晩選択培養された2%のスクロースを含む50μlのアグロバクテリウム・ツメファ
シエンス培養物と共に、10mlのMS培地(Murashige and Skoog,Physiol.Plant.15
(1962)),473へ投入した。3から5分間穏和に振とうした後、さらなるインキュベ
ーションを暗所で2日間行った。次に、カルス誘導のため、1.6%グルコース、5m
g/l酢酸ナフチル、0.2mg/lベンジルアミノプリン、250mg/lクラフォラン(clafo
ran)、50mg/lカナマイシン及び0.8%バクトアガーを含むMS培地上に葉を置いた
。25℃及び3000luxにおける1週間のインキュベーションの後、1.6%グルコース 、1.4mg/lゼアチン・リボース(zeatin ribose)、20μg/l酢酸ナフチル、20μg
/lジベレリン酸、250mg/lクラフォラン、50mg/lカナマイシン及び0.8%バクトア
ガーを含むMS培地上に葉を置いた。
The resulting plasmid pBinRolC-SS was introduced into potato plant cells by Agrobacterium tumefaciens-mediated gene transfer. For this purpose, ten leaflets of a potato sterile culture wounded with a scalpel were combined with 50 μl of Agrobacterium tumefaciens culture containing 2% sucrose that had been selected overnight. 10 ml of MS medium (Murashige and Skoog, Physiol.
(1962)). After gentle shaking for 3 to 5 minutes, further incubation was performed in the dark for 2 days. Next, for callus induction, 1.6% glucose, 5m
g / l naphthyl acetate, 0.2 mg / l benzylaminopurine, 250 mg / l claforan
ran), leaves were placed on MS medium containing 50 mg / l kanamycin and 0.8% Bactoagar. After one week incubation at 25 ° C. and 3000 lux, 1.6% glucose, 1.4 mg / l zeatin ribose, 20 μg / l naphthyl acetate, 20 μg
Leaves were placed on MS medium containing / l gibberellic acid, 250 mg / l claforan, 50 mg / l kanamycin and 0.8% Bacto agar.

【0046】 このベクター系で形質転換された多数の植物の葉の分析により、増加したスク
ロース・シンターゼ活性の存在が明白に示された。これは、pBinRolC-SSに含ま れるジャガイモ由来のスクロース・シンターゼ遺伝子の発現の結果である(図2a
を参照)。
Analysis of the leaves of a number of plants transformed with this vector system clearly showed the presence of increased sucrose synthase activity. This is a result of the expression of the potato-derived sucrose synthase gene contained in pBinRolC-SS (FIG. 2a).
See).

【0047】 このベクター系で形質転換され、増加したスクロース・シンターゼ活性を示す
植物の塊茎収量(塊茎のグラム単位の鮮重量)の分析により、増加した塊茎収量
が明白に示された。これも、pBinRolC-SSに含まれるジャガイモ由来のスクロー ス・シンターゼ遺伝子の発現の結果である(図2bを参照)。
Analysis of the tuber yield (fresh weight of tubers in grams) of plants transformed with this vector system and exhibiting increased sucrose synthase activity clearly showed increased tuber yield. This is also a result of the expression of the potato-derived sucrose synthase gene contained in pBinRolC-SS (see FIG. 2b).

【0048】 ジャガイモ塊茎のデンプン含量は、塊茎の密度に直線的に依存する(von Sche
ele et al.,Landw.Vers.Sta.127(1937)67-96)。増加したスクロース・シンター
ゼ活性を有する、ベクター系pBinRolC-SSで形質転換された植物のトランスジェ ニック塊茎の密度の分析により、驚くべきことに、増加したデンプン含量が示さ
れた。これは、pBinRolC-SSに含まれるジャガイモ由来のスクロース・シンター ゼ遺伝子の発現の結果である(図2cを参照)。
The starch content of potato tubers is linearly dependent on tuber density (von Sche
ele et al., Landw. Vers. Sta. 127 (1937) 67-96). Analysis of the density of transgenic tubers of plants transformed with the vector system pBinRolC-SS, which has increased sucrose synthase activity, surprisingly showed an increased starch content. This is the result of the expression of the potato-derived sucrose synthase gene contained in pBinRolC-SS (see FIG. 2c).

【0049】 実施例2 プラスミドpBinRolC-Suc2の作製及びトランスジェニック・ジャガイモ植物の作 製 プラスミドpBinRolC-Suc2は、バイナリーベクターpBin19(Bevan、前記)中に
3個の断片A、B及びCを含み、図3に図示されている。
Example 2 Preparation of Plasmid pBinRolC-Suc2 and Preparation of Transgenic Potato Plant The plasmid pBinRolC-Suc2 was placed in the binary vector pBin19 (Bevan, supra).
It contains three fragments A, B and C and is illustrated in FIG.

【0050】 断片A及びCは、実施例1に記載の断片A及びCに相当する。Fragments A and C correspond to fragments A and C described in Example 1.

【0051】 断片Bは、酵母(サッカロミセス・セレビシエ)由来のサイトゾル・インベル ターゼの遺伝子のコーディング領域(845位から2384位)を含む。断片Bは、ポリ
リンカーのBamHI切断部位へ挿入されているベクターpBluescriptSK-から1548bp の長さのBamHI断片として得られた。断片Bを、ベクターpBin19のBamHI切断部位 へセンス方向で挿入する。
Fragment B contains the coding region (positions 845 to 2384) of the cytosolic invertase gene from yeast (Saccharomyces cerevisiae). Fragment B, the vector is inserted into the polylinker BamHI cleavage site pBluescriptSK - it was obtained from a BamHI fragment of the length of 1548 bp. Fragment B is inserted in the sense orientation into the BamHI cleavage site of vector pBin19.

【0052】 プラスミドpBinRolC-Suc2を、アグロバクテリウムにより媒介される遺伝子導 入によりジャガイモ植物細胞に導入した。形質転換された細胞から、完全な植物
を再生させた。そのような植物は、非形質転換植物と比較して、増加した収量(
増加した生物量)を示す。
The plasmid pBinRolC-Suc2 was introduced into potato plant cells by Agrobacterium-mediated gene transfer. Whole plants were regenerated from the transformed cells. Such plants have increased yield (compared to untransformed plants).
Increased biomass).

【0053】 実施例3 プラスミドpBinRolC-ΔPMA1の作製及びトランスジェニック・ジャガイモ植物の 作製 プラスミドpBinRolC-ΔPMA1は、バイナリーベクターpBin19(Bevan、前記)中
に3個の断片A、B及びCを含み、図4に概略的に図示されている。
Example 3 Construction of Plasmid pBinRolC-ΔPMA1 and Construction of Transgenic Potato Plant Plasmid pBinRolC-ΔPMA1 contains three fragments A, B and C in the binary vector pBin19 (Bevan, supra), and Is schematically illustrated in FIG.

【0054】 断片A及びCは、実施例1に記載の断片A及びCに相当する。Fragments A and C correspond to fragments A and C described in Example 1.

【0055】 断片Bは、酵母サッカロミセス・セレビシエ由来のプロトンATPasePMA1の遺伝 子のコーディング領域(937位から3666位)を含む(Serrano et al.,Nature 319
(1986),689-693)。断片Bは、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により得られた。こ
の目的のため、遺伝子PMA1のコーディング領域の3'末端を故意に27bp短縮し、同
時に必要な新たな終止コドンを導入した。このようにして修飾されたDNA断片を ΔPMA1と名付けた。断片Bを、ベクターpBin19のBamHI切断部位(BclI制限部位の
ための適合性の挿入部位)及びXbaI切断部位(SpeI制限部位のための適合性の挿
入部位)へセンス方向で、2739bpの長さのBclI-SpeI断片として挿入した。
Fragment B contains the coding region of the gene for the proton ATPase PMA1 from yeast Saccharomyces cerevisiae (positions 937 to 3666) (Serrano et al., Nature 319).
(1986), 689-693). Fragment B was obtained by the polymerase chain reaction (PCR). For this purpose, the 3 'end of the coding region of the gene PMA1 was deliberately shortened by 27 bp, while at the same time introducing a required new stop codon. The DNA fragment modified in this manner was named ΔPMA1. Fragment B was ligated into the vector pBin19 at the BamHI cleavage site (a compatible insertion site for the BclI restriction site) and the XbaI cleavage site (a compatible insertion site for the SpeI restriction site) in the sense orientation, a length of 2739 bp. It was inserted as a BclI-SpeI fragment.

【0056】 断片Bは、ポリリンカーの切断部位NtoI及びPstIを介して挿入されているベク ターpBluescriptSK-からBclI/SpeI断片として得られた(図5を参照)。プラスミ
ドpBinRolC-ΔPMA1を、アグロバクテリウムにより媒介される遺伝子導入を介し てジャガイモ植物細胞に導入した。形質転換された細胞から、完全な植物を再生
させた。
Fragment B was obtained as a BclI / SpeI fragment from the vector pBluescriptSK inserted via the polylinker cleavage sites NtoI and PstI (see FIG. 5). Plasmid pBinRolC-ΔPMA1 was introduced into potato plant cells via Agrobacterium-mediated gene transfer. Whole plants were regenerated from the transformed cells.

【0057】 ベクター系pBinRolC-ΔPMA1を用いることにより得られたトランスジェニック 植物のゲノムにおけるΔPMA1の安定的な組み込みが、ポリメラーゼ連鎖反応(PC
R)により検出された(図6を参照)。
The stable integration of ΔPMA1 in the genome of the transgenic plant obtained by using the vector system pBinRolC-ΔPMA1 allows the polymerase chain reaction (PC
R) (see FIG. 6).

【0058】 形質転換された植物は、非形質転換植物と比較して、増加した収量(増加した
生物量)を示す(図13及び14を参照)。
The transformed plants show an increased yield (increased biomass) compared to the untransformed plants (see FIGS. 13 and 14).

【0059】 実施例4 プラスミドpBinRolC-ΔPHA2の作製及びトランスジェニック・ジャガイモ植物の 作製 プラスミドpBinRolC-ΔPHA2は、バイナリーベクターpBin19(Bevan、前記)中
に3個の断片A、B及びCを含み、図7に概略的に図示されている。
Example 4 Preparation of Plasmid pBinRolC-ΔPHA2 and Preparation of Transgenic Potato Plant The plasmid pBinRolC-ΔPHA2 contains the three fragments A, B and C in the binary vector pBin19 (Bevan, supra), and Is schematically illustrated in FIG.

【0060】 断片A及びCは、実施例1に記載の断片A及びCに相当する。Fragments A and C correspond to fragments A and C described in Example 1.

【0061】 断片Bは、プロトンATPasePHA2のcDNAのコーディング領域(64位から2672位) を含む(Harms et al.,Plant Mol.Biol.26(1994),979-988)。断片Bは、ポリメ ラーゼ連鎖反応(PCR)により得られた。この目的のため、遺伝子PHA2のコーデ ィング領域の3'末端を故意に249bp短縮し、同時に2個の新たな終止コドンを導入
した。このようにして修飾されたDNA断片をΔPHA2と名付けた。断片Bを、ベクタ
ーpBin19のBamHI切断部位(BglII制限部位のための適合性の挿入部位)及びXbaI
切断部位(SpeI制限部位のための適合性の挿入部位)へセンス方向で、2631bpの
長さのBglII-SpeI断片として挿入した。
Fragment B contains the coding region of the cDNA for the proton ATPase PHA2 (positions 64 to 2672) (Harms et al., Plant Mol. Biol. 26 (1994), 979-988). Fragment B was obtained by polymerase chain reaction (PCR). For this purpose, the 3 'end of the coding region of the gene PHA2 was deliberately shortened by 249 bp while simultaneously introducing two new stop codons. The DNA fragment modified in this way was named ΔPHA2. Fragment B was ligated with the BamHI cleavage site of the vector pBin19 (a compatible insertion site for the BglII restriction site) and the XbaI
It was inserted as a 2631 bp BglII-SpeI fragment in the sense direction into the cleavage site (a compatible insertion site for the SpeI restriction site).

【0062】 断片Bは、ポリリンカー配列のEcoRI切断部位及びPstI切断部位へ挿入されてい
るベクターpBluescriptSK-からBglII/SpeI断片として得られた(図8:クローニ ング方法ΔPHA2を参照)。
[0062] Fragment B, the vector is inserted into the EcoRI cleavage site and PstI cleavage site of the polylinker sequence pBluescriptSK - was obtained from a BglII / SpeI fragment (Figure 8: reference to cloning methods ΔPHA2).

【0063】 プラスミドpBinRolC-ΔPHA2を、アグロバクテリウムにより媒介される遺伝子 導入を介してジャガイモ植物細胞に導入した。形質転換された細胞から、完全な
植物を再生させた。
The plasmid pBinRolC-ΔPHA2 was introduced into potato plant cells via Agrobacterium-mediated gene transfer. Whole plants were regenerated from the transformed cells.

【0064】 ベクター系pBinRolC-ΔPHA2を用いることにより得られたトランスジェニック 植物のゲノムにおけるΔPHA2の安定的な組み込みが、ポリメラーゼ連鎖反応(PC
R)により検出された(図9を参照)。形質転換された植物は、非形質転換植物と
比較して、増加した収量(増加した生物量)を示す(図15を参照)。
The stable integration of ΔPHA2 into the genome of transgenic plants obtained by using the vector system pBinRolC-ΔPHA2
R) (see FIG. 9). Transformed plants show increased yield (increased biomass) compared to untransformed plants (see FIG. 15).

【0065】 実施例5 プラスミドpBinRolC-SoSUT1の作製及びトランスジェニック・ジャガイモ植物の 作製 プラスミドpBinRolC-SoSUT1は、バイナリーベクターpBin19(Bevan、前記)中
に3個の断片A、B及びCを含み、図10に概略的に図示されている。断片A及びCは、
実施例1に記載の断片A及びCに相当する。
Example 5 Construction of Plasmid pBinRolC-SoSUT1 and Construction of Transgenic Potato Plant Plasmid pBinRolC-SoSUT1 contains three fragments A, B and C in the binary vector pBin19 (Bevan, supra), and Is schematically illustrated in FIG. Fragments A and C are
Corresponds to fragments A and C described in Example 1.

【0066】 断片Bは、ホウレンソウ(スピナシア・オレラセア)由来のスクロース輸送体 をコードするcDNA(1位から1969位)を含む(Riesmeier et al.,EMBO J.11(1992
),4705-4713;登録番号X67125及びS51273)。断片Bは、NotIリンカー配列を介し
て挿入されているベクターpBluescriptSK-からNotI断片として得られた。ベクタ
ーpBin19のSmaI切断部位へクローニングするため、NtoI分解から得られた断片の
付着末端を平滑末端に変換し、pBin19へセンス方向で挿入した。得られたプラス
ミドをpBinRolC-SoSUT1と名付けた。
Fragment B contains a cDNA (positions 1 to 1969) encoding a sucrose transporter from spinach (Spinasia oleracea) (Riesmeier et al., EMBO J. 11 (1992)
), 4705-4713; accession numbers X67125 and S51273). Fragment B, the vector pBluescriptSK being inserted through a NotI linker sequence - was obtained as a NotI fragment. For cloning into the SmaI cleavage site of the vector pBin19, the cohesive ends of the fragment obtained from NtoI digestion were converted to blunt ends and inserted into pBin19 in the sense orientation. The resulting plasmid was named pBinRolC-SoSUT1.

【0067】 それを、アグロバクテリウムにより媒介される遺伝子導入を介してジャガイモ
植物細胞に導入した。形質転換された細胞から、完全な植物を再生させた。その
ようにして形質転換された植物は、非形質転換植物と比較して、増加した収量(
増加した生物量)を示す。
It was introduced into potato plant cells via Agrobacterium-mediated gene transfer. Whole plants were regenerated from the transformed cells. Plants so transformed have an increased yield (as compared to untransformed plants).
Increased biomass).

【0068】 実施例6 プラスミドpBinRolC-CiSyの作製及びトランスジェニック・ジャガイモ植物の作 製 プラスミドpBinRolC-CiSyは、Becker(Nucl.Acids Res.18(1990),203)に従い
修飾されたバイナリーベクターpBin19(Bevan,Nucl.Acids Res.12(1984),8711)
中に3個の断片A、B及びCを含む(図11を参照)。
Example 6 Production of Plasmid pBinRolC-CiSy and Production of Transgenic Potato Plant The plasmid pBinRolC-CiSy was prepared using the binary vector pBin19 (Bevan19) modified according to Becker (Nucl. Acids Res. 18 (1990), 203). , Nucl. Acids Res. 12 (1984), 8711)
It contains three fragments A, B and C (see FIG. 11).

【0069】 断片Aは、アグロバクテリウム・リゾゲネス由来のrolCプロモーターを含む。r
olCプロモーターは1143bpの長さのEcoRI/Asp718 DNA断片(Lerchl et al.,Plant
Cell 7(1995),259-270)としてA.リゾゲネス由来のRiアグロピン型プラスミド のTL-DNAのDNA領域(11306位から12432位まで)を含む(Slightom et al.,J.Bio
l.Chem.261(1986),108-121)。断片Aを、pBin19のポリリンカーのEcoRI切断部位
及びAsp718切断部位へ挿入する。
Fragment A contains the rolC promoter from Agrobacterium rhizogenes. r
The olC promoter is a 1143 bp EcoRI / Asp718 DNA fragment (Lerchl et al., Plant
Cell 7 (1995), 259-270) contains the TL-DNA DNA region (positions 11306 to 12432) of the Ri agropine-type plasmid derived from A. rhizogenes (Slightom et al., J. Bio).
l. Chem. 261 (1986), 108-121). Fragment A is inserted into the EcoRI and Asp718 cleavage sites of the polylinker of pBin19.

【0070】 断片Bは、分裂酵母サッカロミセス・セレビシエ由来のクエン酸シンターゼ(C
iSy)のcDNAのコーディング領域を含む。断片Bは、ポリリンカーのBamHI切断部 位へ挿入されているベクターpBluescriptSK-から1400bpの長さのBamHI断片とし て得られた(Landschutze,Studies on the influence of the acetyl-CoA synth
esis and use in transgenic plants,Doctoral Thesis,Freie Universitat Berl
in,(1985)D83/FB15 No.028)。
Fragment B is a citrate synthase from fission yeast Saccharomyces cerevisiae (C
iSy) cDNA coding region. Fragment B was obtained as a 1400 bp long BamHI fragment from vector pBluescriptSK- inserted into the BamHI cleavage site of the polylinker (Landschutze, Studies on the influence of the acetyl-CoA synth
esis and use in transgenic plants, Doctoral Thesis, Freie Universitat Berl
in, (1985) D83 / FB15 No.028).

【0071】 断片Cは、TiプラスミドpTiACH5のT-DNAのgene3のポリアデニル化シグナル(Gi
elen et al.,EMBO J.3(1984),835-846)、プラスミドpAGV40由来のPvuII/HindII
I断片として単離され(Herrera-Estrella et al.,Nature 303(1983),209-213) 、PvuII切断部位へのSphlリンカーの付加後に、pBin19のポリリンカーのSphI切 断部位及びHindIII切断部位の間にクローニングされたヌクレオチド11749〜1193
9を含む。
Fragment C is the gene 3 polyadenylation signal of T-DNA of Ti plasmid pTiACH5 (Gi
elen et al., EMBO J. 3 (1984), 835-846), PvuII / HindII from plasmid pAGV40.
I fragment (Herrera-Estrella et al., Nature 303 (1983), 209-213) and, after addition of the Sphl linker to the PvuII cleavage site, the SphI and HindIII cleavage sites of the polylinker of pBin19. Nucleotides 11749-1193 cloned between
Including 9

【0072】 プラスミドpBinRolC-CiSyは約13kbの長さを有する。The plasmid pBinRolC-CiSy has a length of about 13 kb.

【0073】 プラスミドpBinRolC-CiSyを、アグロバクテリウム・ツメファシエンスにより 媒介される遺伝子導入を介してジャガイモ植物に導入した。形質転換された細胞
から、完全な植物を再生させた。
The plasmid pBinRolC-CiSy was introduced into potato plants via Agrobacterium tumefaciens-mediated gene transfer. Whole plants were regenerated from the transformed cells.

【0074】 このベクター系で形質転換された多数の植物の分析により、増加した生物量が
明白に示された。これは、pBinRolC-CiSyに含まれる酵母由来のCiSy cDNAの発現
の結果である。
Analysis of a large number of plants transformed with this vector system clearly showed increased biomass. This is the result of the expression of yeast-derived CiSy cDNA contained in pBinRolC-CiSy.

【0075】 実施例7 接木実験 接木のため、レシーバー植物の苗条をドナー植物の苗条と置換する。 この実験において、トランスジェニック植物(RolC-Suc2#25)の苗条を、野 生型植物(ソラナム・ツベロサム・デシリー変種)の台木へと接木する。対照実
験において、実験における培養の差違を排除するため、野生型苗条を野生型台木
へと接木する(自己接木)。実験の目的は、光合成活性の排他的な影響及び野生
型台木の器官(この場合塊茎)におけるトランスジェニック苗条の光同化物分布
を調べることである。ジャガイモ植物を、組織培養から土壌へ移し、温室へ置い
た。約5週間後(植物はこの段階ではまだ塊茎生成を誘導していない)、植物を 接木した。この目的のため、不必要なレシーバー植物の苗条を切り落とし、レシ
ーバー植物の茎にくさび形の切り込みを入れる。接木されるドナー苗条を適当な
方法で茎の端で切り、レシーバー植物のくさび形へ挿入する。接木の部位を粘着
テープで固定する。
Example 7 Grafting Experiment For grafting, the shoots of the receiver plant are replaced with the shoots of the donor plant. In this experiment, shoots of a transgenic plant (RolC-Suc2 # 25) are grafted to rootstocks of a wild-type plant (Solanum tsuberosam desily variety). In a control experiment, wild-type shoots are grafted to a wild-type rootstock to eliminate differences in culture in the experiment (self-grafting). The purpose of the experiment was to examine the exclusive effects of photosynthetic activity and the photoabsorptive distribution of transgenic shoots in the organs of wild-type rootstocks (in this case tubers). Potato plants were transferred from tissue culture to soil and placed in a greenhouse. After about 5 weeks (the plant has not yet induced tuber formation at this stage), the plants were grafted. For this purpose, unnecessary shoots of the receiver plant are cut off and wedge-shaped cuts are made in the stems of the receiver plant. The grafted donor shoot is cut at the end of the stem in a suitable manner and inserted into the wedge of the receiver plant. Secure the graft with adhesive tape.

【0076】 次に、接木されたジャガイモ植物を増加した空気湿度の下で日影で約1週間維 持する。7から10日以内に、徐々に通常の温室条件に適合させていく。この段階 で、植物は7週齢である。Next, the grafted potato plants are maintained for about one week in the shade under increased air humidity. Within 7 to 10 days, gradually adapt to normal greenhouse conditions. At this stage, the plants are 7 weeks old.

【0077】 ここで、レシーバー植物の全ての葉を除去し、ドナー苗条の光合成活性及び光
同化物分布のみが接木された植物の台木に養分を与えることを確実にするため、
アルミニウムのシートで茎を光から覆う。
Here, to remove all leaves of the receiver plant and to ensure that only the photosynthetic activity and the photo-assimilate distribution of the donor shoots nourish the rootstock of the grafted plant,
Cover the stems with light from a sheet of aluminum.

【0078】 植物を温室内で維持し、接木から約2ヶ月後、土壌への植え込みから約3ヶ月後
、ジャガイモ塊茎を採取する。そのような接木実験の結果を図12に図示する。
The plants are maintained in a greenhouse and potato tubers are harvested about 2 months after grafting and about 3 months after planting in soil. The results of such a grafting experiment are illustrated in FIG.

【配列表】 [Sequence list]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1はプラスミドpBinRolC-SSの構築の概略を示す。FIG. 1 shows the outline of construction of plasmid pBinRolC-SS.

【図2a】 図2aはRolC-SS構築物で形質転換されたトランスジェニック・ジャガイモ植物 の葉におけるスクロース・シンターゼ(SS)活性の分析を示す。酵素活性は、Zr
ennerら(Plant J.7(1995),97-107)に従い決定された。活性はμmolヘキソース
当量(hexose equivalent)/(分×g鮮重量)で示されている。カラムは、1つ の遺伝子型当たり3個の試料の平均値を表す。標準偏差も示されている。
FIG. 2a shows an analysis of sucrose synthase (SS) activity in leaves of transgenic potato plants transformed with a RolC-SS construct. Enzyme activity is Zr
(Plant J. 7 (1995), 97-107). Activity is given as μmol hexose equivalent / (min × g fresh weight). Columns represent the average of three samples per genotype. The standard deviation is also shown.

【図2b】 図2bはRolC-SS構築物で形質転換されたトランスジェニック・ジャガイモ植物 の塊茎収量の分析を示す。カラムは、1つの遺伝子型当たり10から15個の植物の 平均値を表す。標準偏差も示されている。塊茎収量は鮮重量によるgで示されて いる。FIG. 2b shows an analysis of tuber yield of transgenic potato plants transformed with the RolC-SS construct. Columns represent the average of 10 to 15 plants per genotype. The standard deviation is also shown. Tuber yield is given in g by fresh weight.

【図2c】 図2cはRolC-SS構築物で形質転換されたトランスジェニック・ジャガイモ植物 の塊茎デンプンの分析を示す。この目的のため、1つの遺伝子型当たり10から15 個の植物から採取された塊茎が収集され、塊茎のデンプン含量がVon Scheeleら (Landw.Vers.Sta.127(1937),67-96)に従い決定された。FIG. 2c shows the analysis of tuber starch of transgenic potato plants transformed with the RolC-SS construct. For this purpose, tubers collected from 10 to 15 plants per genotype are collected and the tuber starch content is determined according to Von Scheele et al. (Landw. Vers. Sta. 127 (1937), 67-96). It has been determined.

【図3】 図3はプラスミドpBinRolC-Suc2の構築の概略を示す。FIG. 3 shows an outline of the construction of plasmid pBinRolC-Suc2.

【図4】 図4はプラスミドpBinRolC-ΔPMA1の構築の概略を示す。FIG. 4 shows the outline of construction of plasmid pBinRolC-ΔPMA1.

【図5】 図5はΔPMA1のクローニング方法の概略を示す。 AからBまでの工程:3'末端が短縮されたH+-ATPaseΔPMA1を、基質としてのΔP
MA1 cDNA及び相補的な内部プライマー(A)を用いたPCRにより増幅した。対応す
る合成プライマーにより、PCR産物(B)の隣接切断部位を導入した。 BからCまでの工程:PstI/NotI分解及びPstI/NotI切断部位を介した大腸菌ベク
ターSK-へのPCR断片のクローニング(C)。 CからDまでの工程:プラスミドSK-ΔPMA1のBclI/SpeI分解及びpBinRolCの適合
するBamHI/XbaI切断部位への断片のクローニング(D)。
FIG. 5 shows an outline of a cloning method of ΔPMA1. Steps from A to B: H + -ATPase ΔPMA1 having a shortened 3 ′ end is used as a substrate for ΔP
Amplification was performed by PCR using MA1 cDNA and complementary internal primer (A). The adjacent synthetic site of the PCR product (B) was introduced with the corresponding synthetic primer. Steps B to C: PstI / NotI degradation and cloning of the PCR fragment into the E. coli vector SK- via the PstI / NotI cleavage site (C). Steps C to D: BclI / SpeI digestion of plasmid SK-ΔPMA1 and cloning of the fragment into the compatible BamHI / XbaI cleavage site of pBinRolC (D).

【図6】 図6はrolC-ΔPMA2構築物での形質転換により得られたトランスジェニック植物
のゲノムにおけるΔPMA1の安定的な取り込みを示す、特異的なオリゴヌクレオチ
ドによるポリメラーゼ連鎖反応の結果を示す。PCR産物の大きさ=730bp;WT=野
生型;M=マーカー。
FIG. 6 shows the results of the polymerase chain reaction with specific oligonucleotides, showing the stable uptake of ΔPMA1 in the genome of transgenic plants obtained by transformation with the rolC-ΔPMA2 construct. PCR product size = 730 bp; WT = wild type; M = marker.

【図7】 図7はプラスミドpBinRolC-ΔPHA2の構築の概略を示す。FIG. 7 shows an outline of construction of plasmid pBinRolC-ΔPHA2.

【図8】 図8はΔPHA2のクローニング方法の概略を示す。 AからBまでの工程:3'末端が短縮されたH+-ATPaseΔPHA2を、基質としてのΔP
HA2 cDNA及び相補的な内部プライマー(A)を用いたPCRにより増幅した。対応す
る合成プライマーにより、PCR産物(B)の隣接切断部位を導入した。 BからCまでの工程:PstI/EcoRI分解及びPstI/EcoRI切断部位を介した大腸菌ベ
クターSK-へのPCR断片のクローニング(C)。 CからDまでの工程:プラスミドSK-ΔPHA2のBglII/SpeI分解及びpBinRolCの適 合するBamHI/XbaI切断部位への断片のクローニング(D)。
FIG. 8 shows an outline of a method for cloning ΔPHA2. Steps from A to B: H + -ATPase ΔPHA2 having a shortened 3 ′ end
Amplification was performed by PCR using HA2 cDNA and complementary internal primer (A). The adjacent synthetic site of the PCR product (B) was introduced with the corresponding synthetic primer. Steps B to C: PstI / EcoRI digestion and cloning of PCR fragment into E. coli vector SK- via PstI / EcoRI cleavage site (C). Steps C to D: BglII / SpeI digestion of plasmid SK-ΔPHA2 and cloning of the fragment into the appropriate BamHI / XbaI cleavage site of pBinRolC (D).

【図9】 図9はrolC-ΔPHA2構築物での形質転換により得られたトランスジェニック植物
のゲノムにおけるΔPHA2の安定的な取り込みを示す、特異的なオリゴヌクレオチ
ドによるポリメラーゼ連鎖反応の結果を示す。PCR産物の大きさ=758bp;WT=野
生型;M=マーカー。
FIG. 9 shows the results of the polymerase chain reaction with specific oligonucleotides, showing stable uptake of ΔPHA2 in the genome of transgenic plants obtained by transformation with the rolC-ΔPHA2 construct. PCR product size = 758 bp; WT = wild type; M = marker.

【図10】 図10はプラスミドpBinRolC-SoSUT1の構築の概略を示す。FIG. 10 shows an outline of construction of plasmid pBinRolC-SoSUT1.

【図11】 図11はプラスミドpBinRolC-CiSyの構築の概略を示す。FIG. 11 shows an outline of the construction of plasmid pBinRolC-CiSy.

【図12】 図12は維管束組織で濃縮された接木されたジャガイモ植物の塊茎の柔組織試料
中のスクロース含量の決定の結果を示す。接木に使用された遺伝子型は、系統Ro
lC-Suc2-#25(サイトゾル・インベルターゼ)及び野生型ソラナム・ツベロサム
・デシリー変種(Solanum tuberosum var.Desiree)である。スクロース含量は 、スティット(Stitt)ら(Methods Enzymol.174(1989),518-522)に従い決定さ
れた。カラムは一つの接木された型当たり12個の試料の平均値を表す。スクロー
ス含量はμmolヘキソース当量/g鮮重量で示されている。
FIG. 12 shows the results of determining the sucrose content in tuber parenchyma samples of grafted potato plants enriched in vascular tissue. The genotype used for grafting was line Ro
1C-Suc2- # 25 (cytosol invertase) and wild-type Solanum tuberosum var. Desiree (Solanum tuberosum var. Desiree). Sucrose content was determined according to Stitt et al. (Methods Enzymol. 174 (1989), 518-522). Columns represent the average of 12 samples per grafted mold. The sucrose content is given in μmol hexose equivalent / g fresh weight.

【図13】 図13は14CO2雰囲気下で6時間明所に放置されたΔPMA1葉の師部滲出物の分析を
示す。スクロース含量は、スティット(Stitt)ら(前記)に従い決定された。 カラムは一つの遺伝子型当たり4から5個の試料の平均値を表す。標準偏差が示さ
れている。
FIG. 13 shows an analysis of phloem exudates of ΔPMA1 leaves left in the light for 6 hours under a 14 CO 2 atmosphere. Sucrose content was determined according to Stitt et al. (Supra). Columns represent the average of 4 to 5 samples per genotype. Standard deviations are shown.

【図14】 図14はΔPMA1植物の塊茎収量(グラム鮮重量)を示す。カラムは一つの遺伝子
型当たり6個の植物の平均値を表す。標準偏差が示されている。塊茎収量はg鮮重
量で示されている。
FIG. 14 shows tuber yield (gram fresh weight) of ΔPMA1 plants. Columns represent the average of 6 plants per genotype. Standard deviations are shown. Tuber yield is given in g fresh weight.

【図15】 図15はΔPHA2植物の塊茎収量(グラム鮮重量)を示す。カラムは一つの遺伝子
型当たり4から5個の植物の平均値を表す。標準偏差が示されている。塊茎収量は
g鮮重量で示されている。
FIG. 15 shows tuber yield (gram fresh weight) of ΔPHA2 plants. Columns represent the average of 4 to 5 plants per genotype. Standard deviations are shown. Tuber yield
g Shown in fresh weight.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成12年2月7日(2000.2.7)[Submission date] February 7, 2000 (2000.2.7)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 9/88 C12N 5/00 C 15/09 15/00 A (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U S,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 ウィルミッツァー ロサー ドイツ国 ベルリン アーノルド−クノブ ラウチ−リング 1 Fターム(参考) 2B030 AD07 AD08 CA15 CA16 CA17 CD17 4B024 AA08 BA07 BA11 BA12 CA04 DA01 EA04 FA02 GA11 GA17 4B050 CC03 DD04 DD13 LL10 4B065 AA11Y AA80Y AA88Y AB01 AC14 BA02 CA27 CA29 CA31 CA53 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 9/88 C12N 5/00 C 15/09 15/00 A (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ) , MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, F I, GB, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG , MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Wilmitzer Rosser Germany Arnold-Knob Lauch Ring 1F Term (Reference) 2B030 AD07 AD08 CA15 CA16 CA17 CD17 4B024 AA08 BA07 BA11 BA12 CA04 DA01 EA04 FA02 GA11 GA17 4B050 CC03 DD04 DD13 LL10 4B065 AA11Y AA80Y AA88Y AB01 AC14 BA02 CA27 CA29 CA31 CA53

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)伴細胞において特異的に転写を可能にする領域と、そ
れらに機能的に結合している (b)(i)スクロースを切断する酵素活性を有するタンパク質、 (ii)スクロース輸送体、 (iii)植物細胞の原形質膜に位置するプロトン勾配の刺激を引き起こす活性
を有するタンパク質、及び (iv)クエン酸シンターゼ からなる群より選択されるポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含み、
かつ植物のゲノムに安定的に組み込まれている組換えDNA分子が発現している
ことを特徴とする、植物の収量を増加させるための方法。
1. (a) a region specifically enabling transcription in a companion cell, and (b) (i) a protein having an enzymatic activity for cleaving sucrose, (ii) A sucrose transporter, (iii) a protein having an activity to cause stimulation of a proton gradient located at the plasma membrane of a plant cell, and (iv) a nucleotide sequence encoding a polypeptide selected from the group consisting of: citrate synthase. ,
A method for increasing the yield of a plant, characterized by expressing a recombinant DNA molecule stably integrated into the genome of the plant.
【請求項2】 ヌクレオチド配列が植物タンパク質をコードする、請求項1
記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the nucleotide sequence encodes a plant protein.
The described method.
【請求項3】 ヌクレオチド配列が細菌又は真菌由来のタンパク質をコード
する、請求項1記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein the nucleotide sequence encodes a protein from bacteria or fungi.
【請求項4】 ヌクレオチド配列がスクロース・シンターゼ、スクロース・
ホスホリラーゼ及びインベルターゼからなる群より選択される、スクロースを切
断する酵素活性を有するタンパク質をコードする、請求項1記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the nucleotide sequence is sucrose synthase or sucrose synthase.
The method according to claim 1, which encodes a protein having an enzymatic activity for cleaving sucrose, selected from the group consisting of phosphorylase and invertase.
【請求項5】 ヌクレオチド配列がスピナシア・オレラセア(Spinacia ole
racea)由来のスクロース輸送体をコードする、請求項1記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the nucleotide sequence is Spinacia oleracea.
2. The method of claim 1 which encodes a sucrose transporter from racea).
【請求項6】 ヌクレオチド配列がプロトンATPaseをコードする、請求項1
記載の方法。
6. The method of claim 1, wherein the nucleotide sequence encodes a proton ATPase.
The described method.
【請求項7】 ヌクレオチド配列がソラナム・ツベロサム(Solanum tubero
sum)又はサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)由来のプ ロトンATPaseをコードする、請求項6記載の方法。
7. The method according to claim 1, wherein the nucleotide sequence is Solanum tuberosum.
7. A method according to claim 6, which encodes a proton ATPase from Saccharomyces cerevisiae or Saccharomyces cerevisiae.
【請求項8】 (a)に言及された領域がアグロバクテリウム・リゾゲネス
(Agrobacterium rhizogenes)由来のrolCプロモーターである、請求項1か
ら7のいずれか一項記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the region referred to in (a) is the rolC promoter from Agrobacterium rhizogenes.
【請求項9】 (a)植物の伴細胞において特異的に転写を可能にする領域
、並びにそれらに機能的に結合している (b)(i)スクロース・シンターゼ、 (ii)スクロース・ホスホリラーゼ、 (iii)スクロース輸送体、 (iv)植物細胞の原形質膜に位置するプロトン勾配の刺激を引き起こす活性を
有するタンパク質、及び (v)クエン酸シンターゼ からなる群より選択されるポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む組
換え核酸分子。
9. (a) a region specifically enabling transcription in a companion cell of a plant, and operably linked thereto (b) (i) sucrose synthase, (ii) sucrose phosphorylase, (Iii) a sucrose transporter, (iv) a protein having an activity of causing stimulation of a proton gradient located on the plasma membrane of a plant cell, and (v) a nucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of: citrate synthase A recombinant nucleic acid molecule comprising a sequence.
【請求項10】 請求項9記載の組換え核酸分子を含むベクター。10. A vector comprising the recombinant nucleic acid molecule according to claim 9. 【請求項11】 植物細胞の形質転換及び植物ゲノムへの外来DNAの組み
込みに適した請求項10記載のベクター。
11. The vector according to claim 10, which is suitable for transformation of a plant cell and integration of a foreign DNA into a plant genome.
【請求項12】 請求項9記載の組換え核酸分子で形質転換され、それを含
む植物細胞。
12. A plant cell transformed with and containing the recombinant nucleic acid molecule of claim 9.
【請求項13】 植物の伴細胞における組換え核酸分子の発現により、対応
する非形質転換植物と比較して増加した収量を示す、請求項12記載の植物細胞
を含む植物。
13. A plant comprising a plant cell according to claim 12, wherein the expression of the recombinant nucleic acid molecule in a companion cell of the plant shows an increased yield compared to the corresponding non-transformed plant.
【請求項14】 請求項12記載の植物細胞を含む請求項13記載の植物の
繁殖材料。
14. A plant propagation material according to claim 13, comprising the plant cell according to claim 12.
【請求項15】 植物の伴細胞において特異的に転写を可能にする領域、並
びにそれらに機能的に結合している (i)スクロースを切断する酵素活性を有するタンパク質、 (ii)スクロース輸送体、 (iii)原形質膜に位置するプロトン勾配の刺激を引き起こす活性を有するタ
ンパク質、及び (iv)クエン酸シンターゼ からなる群より選択されるポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む組
換え核酸分子の、収量を増加させるためのトランスジェニック植物における発現
を目的とする使用。
15. A region specifically enabling transcription in a companion cell of a plant, and operably linked thereto (i) a protein having an enzymatic activity of cleaving sucrose, (ii) a sucrose transporter, (Iii) the yield of a recombinant nucleic acid molecule comprising a nucleotide sequence encoding a polypeptide selected from the group consisting of: (i) a protein located at the plasma membrane and having the ability to stimulate a proton gradient; and (iv) a citrate synthase. Use for expression in a transgenic plant to increase expression.
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