JP2011239684A - Improvement of material productivity of plant using transcription factor - Google Patents

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Toshitsugu Nakano
年継 中野
Tetsuo Oikawa
鉄男 及川
Kaoru Suzuki
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for improving desiccation resistance of a plant, increasing nutritious growth and also increasing chlorophyll and carotenoid contents by using a transcription factor gene.SOLUTION: This method includes improving the desiccation resistance, increasing the nutrient growth and the contents of chlorophyll and carotenoid of a plant by introducing a gene of the RGM1 transcription factor belonging to the GARP family out of "MYBL transcription factors" of Arabidopsis thaliana into the plant.

Description

本発明は、植物の転写因子遺伝子を利用した渇水に対して耐性の高い植物の作成方法、及び/又は栄養生長が増大した植物の作成方法、及び/又はクロロフィル及びカロテノイド含量の高い植物体の作成方法、及びこれを用いて得られる植物体、ならびにその利用に関し、主に植物育種分野に属する。   The present invention relates to a method for producing a plant highly resistant to drought using a plant transcription factor gene and / or a method for producing a plant having increased vegetative growth, and / or production of a plant having a high chlorophyll and carotenoid content. The method, the plant obtained by using the method, and use thereof belong mainly to the field of plant breeding.

植物は、食料、エネルギー、原材料、生理活性物質、医薬品原料などの有用物質の生産や緑化、汚染物質の回収など様々な用途において有用であり、その機能を改良するために分子育種技術の開発が進められている。遺伝子組換え技術による転写因子の高発現は、分子育種の強力なツールとしての期待が高く、また、ゲノム情報を基にした転写因子遺伝子の同定法や転写因子の機能解析技術の進歩によって様々な機能に関わる転写因子遺伝子の利用に関する報告が成されている(非特許文献1、2)。   Plants are useful in a variety of applications such as the production and greening of useful substances such as food, energy, raw materials, bioactive substances, and pharmaceutical raw materials, and the collection of pollutants. It is being advanced. High expression of transcription factors by gene recombination technology is highly expected as a powerful tool for molecular breeding, and there are various types of transcription factor gene identification methods based on genomic information and advances in functional analysis technology of transcription factors. There are reports on the use of transcription factor genes related to functions (Non-patent Documents 1 and 2).

渇水や灌漑水不足は、植物のバイオマス生産性を激減させるため、深刻な食糧不足や経済的損失といった問題の一因となる。植物は、乾燥に対して自身を守る機構を有しており、乾燥条件を感知するとシグナル伝達系が活性化し、乾燥への耐性に関係する遺伝子、もしくはそれらの発現を調節する遺伝子の発現が誘導されて適応する。しかし、乾燥条件が過酷であったり、長期にわたる場合には、植物の発達、生育が著しく低下する。したがって、植物の乾燥耐性の改良によって、このような制限を克服し、植物のバイオマス生産性を向上させることが可能となり、様々な栽培植物において収量の増加、栽培の省力化・省資源化、栽培地域の拡大などに有益である。   Drought and irrigation water shortages drastically reduce plant biomass productivity and contribute to serious food shortages and economic losses. Plants have a mechanism to protect themselves against drought. When a drought condition is detected, the signal transduction system is activated, and the expression of genes related to drought tolerance or genes that regulate their expression is induced. Have been adapted. However, when the drying conditions are harsh or for a long time, the development and growth of the plant are significantly reduced. Therefore, by improving the drought tolerance of plants, it becomes possible to overcome these limitations and improve the biomass productivity of plants, increasing yields, saving labor and resources, and cultivating various cultivated plants This is useful for expanding the region.

これまでに、乾燥応答性遺伝子の植物での発現を遺伝子組み換え等の技術を用いて高め、乾燥応答や脱水耐性の能力を強化することで、植物の乾燥耐性を改良する試みがなされている(非特許文献3〜6)。近年、植物の乾燥ストレス応答や乾燥ストレス耐性に関与する様々な転写因子遺伝子の改変によって乾燥応答や脱水耐性が強化されるという事例が、数多く報告されている(非特許文献3〜6)。これらの多くは、短期間の比較的急激な乾燥ストレスに対する応答や脱水耐性を強化するという事例が多く、様々なタイミング・期間・程度の断続的な乾燥、そして同時に他のストレスに曝される実際の栽培環境での実用的な作物の生育に適用させるためのさらなる技術開発が必要とされている(非特許文献7、8)。また、このような乾燥応答や脱水耐性といった形質の強化は、生育が不良になるなど作物の生産性に対しては不利な影響を及ぼす場合が多いこと(非特許文献3、4)や、生産地の環境特性に応じた有用形質の選択が必要であるなどから、様々なタイプの乾燥適応能力に関連する遺伝子資源が必要とされている(非特許文献9)。そのため、さらなる有用遺伝子の探索と、栄養成長・花成、吸水・蒸散・光合成・水利用効率、あるいは高温や高塩など複合的ストレスへの応答など、乾燥条件下での生産性に関係する様々な複合的形質に関与する遺伝子の同定および複合的形質を統合的に改良するための育種技術の開発が進められている(非特許文献4、8、10〜12)。たとえば、乾燥条件での生産性の向上に有望な転写因子遺伝子が報告されている(非特許文献13、14)。   Until now, attempts have been made to improve drought tolerance of plants by enhancing the expression of drought responsive genes in plants using techniques such as genetic recombination and enhancing the ability of drought response and dehydration tolerance ( Non-patent documents 3 to 6). In recent years, many cases have been reported in which drought response and dehydration tolerance are enhanced by modification of various transcription factor genes involved in drought stress response and drought stress tolerance of plants (Non-Patent Documents 3 to 6). Many of these cases have a strong response to short-term relatively drought stress and dehydration tolerance, and are often exposed to various timings, periods and degrees of intermittent drying, and at the same time exposed to other stresses. There is a need for further technical development for application to the growth of practical crops in the cultivation environment (Non-Patent Documents 7 and 8). Moreover, such enhancement of traits such as drought response and dehydration tolerance often has adverse effects on crop productivity such as poor growth (Non-Patent Documents 3 and 4), and production. Since it is necessary to select useful traits according to the environmental characteristics of the ground, genetic resources related to various types of dry adaptability are required (Non-Patent Document 9). Therefore, the search for further useful genes and various factors related to productivity under dry conditions such as vegetative growth / flowering, water absorption / transpiration / photosynthesis / water use efficiency, or response to complex stress such as high temperature and high salt. Identification of genes involved in complex traits and development of breeding techniques for improving complex traits in an integrated manner are being promoted (Non-Patent Documents 4, 8, and 10-12). For example, transcription factor genes that are promising for improving productivity under dry conditions have been reported (Non-Patent Documents 13 and 14).

植物におけるバイオマス生産性の改良など育種技術の観点からみて、花芽形成の時期すなわち栄養生長期間の制御も重要な課題である(非特許文献15)。植物のバイオマス生産は、主に栄養成長過程で行われ、その結果成長する。また、栄養成長期に生産したバイオマスは、種子・果実等へ蓄積するために貯蔵物質に転換される。したがって、多くの栽培植物において、栄養生長期間や花芽形成の時期を制御することは、植物体としてのバイオマス生産性の向上、種子・果実等の品質および生産性の向上にとって、重要な技術課題である(非特許文献15)。
いくつかの植物種において、花芽形成に関わる遺伝子が明らかにされている。特にシロイヌナズナにおいては、花芽形成の制御に関与する多くの遺伝子が明らかにされている(非特許文献15、16)。そのような遺伝子の発現を改良して、花芽形成を促進、もしくは遅延させる試みがなされてきた(非特許文献15)。たとえば、花芽形成抑制作用を有する不飽和脂肪酸誘導体を有効成分とする花芽形成調整剤(特許文献1)、花芽形成抑制活性タンパク質遺伝子又はそのアンチセンスDNAを用いる花芽形成の制御方法(特許文献2)、ERF転写因子ファミリーの花芽形成促進転写因子と機能性ペプチドとの融合タンパク質を用いた花芽形成遅延植物体生産方法(特許文献3)などが知られている。
From the viewpoint of breeding techniques such as improvement of biomass productivity in plants, control of the timing of flower bud formation, that is, the vegetative long term is also an important issue (Non-patent Document 15). Plant biomass production occurs primarily during the vegetative growth process, resulting in growth. In addition, the biomass produced during the vegetative growth period is converted into a stored material for accumulation in seeds, fruits and the like. Therefore, in many cultivated plants, controlling the vegetative long-term period and the timing of flower bud formation is an important technical issue for improving biomass productivity as a plant body and improving the quality and productivity of seeds and fruits. Yes (Non-Patent Document 15).
In several plant species, genes involved in flower bud formation have been clarified. Especially in Arabidopsis thaliana, many genes involved in the control of flower bud formation have been clarified (Non-patent Documents 15 and 16). Attempts have been made to improve the expression of such genes to promote or delay flower bud formation (Non-patent Document 15). For example, a flower bud formation regulator comprising an unsaturated fatty acid derivative having a flower bud formation inhibitory action as an active ingredient (Patent Document 1), a method for controlling flower bud formation using a flower bud formation inhibitory protein protein or an antisense DNA thereof (Patent Document 2) In addition, a method for producing a flower bud formation delayed plant using a fusion protein of a flower bud formation promoting transcription factor and a functional peptide of the ERF transcription factor family (Patent Document 3) is known.

このような背景の下、本発明者は、植物における物質生産制御技術開発のために転写因子の機能ゲノム解析を進めて来ており、その過程でBZF1遺伝子の高発現によって、植物の栄養生長期間及びバイオマス量の増大、及び渇水条件での生存性の向上が可能となることを見出した(特許文献4)。しかし、このような機能を持つその他の転写因子は、これまでのところ知られていなかった。
高等植物の葉緑体には、光合成色素としてクロロフィルとカロテノイドが含まれている。クロロフィルは、光を捕集して光エネルギーから化学エネルギーに変換する機構で主要な役割を担っている。一方、カロテノイドは、光合成における補助色素としての機能と共に光傷害に対する保護機能も担っている。また、カロテノイドは、ビタミンAや植物ホルモンの一種であるアブシジン酸などの生合成の前駆体としても重要である。
これまで遺伝子組換え技術を用いてカロテノイドの含量や組成を改変する方法は、いくつか報告されている(非特許文献19)が、いずれも転写因子を利用する技術ではない。クロロフィル含量については、転写因子を利用した技術として唯一、GARP型のMYBファミリーのグループ1に属するGLK遺伝子を高発現させることでクロロフィル含量を増加させることについての報告がなされている(非特許文献17、18)が、渇水耐性の向上及び栄養生長の増大に関する報告はない。
Under these circumstances, the present inventor has been proceeding with functional genome analysis of transcription factors for the development of plant production control technology in plants, and in the process, high expression of BZF1 gene, In addition, it was found that the biomass amount can be increased and the viability under drought conditions can be improved (Patent Document 4). However, no other transcription factor having such a function has been known so far.
The chloroplasts of higher plants contain chlorophyll and carotenoids as photosynthetic pigments. Chlorophyll plays a major role in the mechanism that collects light and converts light energy into chemical energy. On the other hand, carotenoids have a protective function against photodamage as well as a function as an auxiliary pigment in photosynthesis. Carotenoids are also important as biosynthetic precursors such as vitamin A and abscisic acid, a type of plant hormone.
Until now, several methods for modifying the content and composition of carotenoids using genetic recombination techniques have been reported (Non-Patent Document 19), but none of them is a technique using a transcription factor. Regarding the chlorophyll content, the only technique utilizing a transcription factor has been reported to increase the chlorophyll content by highly expressing the GLK gene belonging to Group 1 of the GARP type MYB family (Non-patent Document 17). 18), however, there are no reports regarding improved drought tolerance and increased vegetative growth.

本発明者らは、以前から、植物において有用物質生産やバイオマス生産の効率化に役立つ転写因子遺伝子の探索を目的として、シロイヌナズナのMYBドメインを持つMYBL転写因子の機能解析を進めてきている。
MYBドメインを持つ転写因子は最初にトリ骨髄芽球症ウイルス(avian myeloblastosis virus)がん遺伝子として発見された(非特許文献20)が、MYBドメインを1〜3個有する転写因子は植物にも存在することが示され、遺伝子ファミリーを形成していることが知られていた(非特許文献21、22)。MYBタンパク質は、真核生物の大きな転写調節因子群を含み、様々な生物学的機能に関与する。MYBタンパク質の共通点は、動物、植物および酵母間で保存されている機能的なDNA結合ドメイン(MYBドメイン)の存在であり、一般に、MYBドメインは、R1、R2およびR3と呼ばれ、1から3個の不完全(同一ではない)反復から成る。各反復は、約50アミノ酸長であり、第2および第3のヘリックスがヘリックス・ターン・ヘリックス(HTH)DNA結合構造を形成する3つのヘリックスを含む。MYBタンパク質は、ドメイン内の反復の数及び各反復のアミノ酸配列の特徴に基づいてサブファミリーに分類される。植物におけるMYBファミリーには、R1、R2、R3を含むR1R2R3-MYB(あるいは3R-MYB)、およびR2、R3を含むR2R3-MYBという典型的なMYBドメインの反復配列を含むタイプが知られている(非特許文献29)。
MYB転写因子のうち、R2R3-MYBサブファミリーに属するMYB8(HOS10)を植物に導入することで、低温、渇水、浸透圧ストレス、アブシジン酸及び塩分に対する植物ストレス応答を高めることができることが知られ(特許文献5)、R3タイプのタバコ由来MYB転写因子(Ntmybタンパク質)遺伝子を標的とすることで細胞周期、細胞分裂の制御を行う試みも知られていた(特許文献6)。
また、近年になって、植物におけるMYBドメインを有するMYBファミリーには、R1、R2、R3という典型的な反復配列を含むタイプとは全く異なるタイプが存在することが知られるようになった(非特許文献30)。
本発明者らはこのようなR1、R2、R3といった典型的な反復配列を含まないMYBドメインを有するタイプをMYBL(MYB-like)とよび、シロイヌナズナのMYBLタンパク質の配列をデータベースでの相同性検索によって多数同定した。これまでにMYBL(MYB-like)転写因子を147個見いだし、分子系統解析および保存ドメイン・モチーフの比較解析を行ってきた。
アミノ酸配列の比較解析によって、MYBL転写因子は、いくつかのサブファミリーに分類される。中でも、MYBドメインにSHL/AQKYモチーフを含む反復を有するタイプが最も多く、シロイヌナズナゲノムデータベースからは85個見出された。これらはさらに、SHLQKYモチーフを有するGARPと呼ばれるタイプと概日リズムの制御系で中心的に機能するとされる転写因子CCA1を含むSHAQKYモチーフを有するタイプに大別される。SHL/AQKYを有するMYBファミリーは、分子系統解析によって10個のグループに分けられた(図1)。グループ1〜9は、SHL/AQKYモチーフを含む1個の反復を有する。グループ10は、2個の反復を有し、2番目の反復にSHAQKYモチーフを含む。GARPタイプは54個のメンバーが見出され、グループ1〜6に分けられた。上述のクロロフィル含量増加作用が見出されたGLK遺伝子およびBタイプARR遺伝子はグループ1に属しており、KANADI遺伝子はグループ6に、NSR1遺伝子およびAPL遺伝子はグループ4に、PHR1遺伝子はグループ5に属している。このように、MYBL転写因子に関しては、徐々にその発現パターンや機能に関しての詳細に検討が進んできている(非特許文献23〜28)。しかしながら、RGM1遺伝子も含め、グループ3に属するMYB遺伝子群の機能に関しては全く報告がなかった。
The present inventors have been proceeding with functional analysis of a MYBL transcription factor having an MYB domain of Arabidopsis thaliana for the purpose of searching for a transcription factor gene useful for efficient production of useful substances and biomass in plants.
A transcription factor with MYB domain was first discovered as an avian myeloblastosis virus oncogene (Non-patent Document 20), but transcription factors with 1 to 3 MYB domains also exist in plants. And was known to form a gene family (Non-patent Documents 21 and 22). The MYB protein contains a large group of transcriptional regulators of eukaryotes and is involved in various biological functions. A common feature of the MYB protein is the presence of a functional DNA binding domain (MYB domain) that is conserved among animals, plants, and yeast. Generally, MYB domains are called R1, R2, and R3, and Consists of 3 incomplete (not identical) repeats. Each repeat is about 50 amino acids long and contains three helices in which the second and third helices form a helix-turn-helix (HTH) DNA binding structure. MYB proteins are classified into subfamilies based on the number of repeats in the domain and the characteristics of the amino acid sequence of each repeat. The MYB family in plants is known to contain R1R2R3-MYB (or 3R-MYB) containing R1, R2 and R3 (or 3R-MYB) and R2R3-MYB containing R2R3-MYB, which contains typical MYB domain repeats. (Non-patent document 29).
Among MYB transcription factors, it is known that MYB8 (HOS10) belonging to the R2R3-MYB subfamily can enhance plant stress response to low temperature, drought, osmotic stress, abscisic acid and salt ( Patent Document 5), an attempt to control cell cycle and cell division by targeting R3 type tobacco-derived MYB transcription factor (Ntmyb protein) gene was also known (Patent Document 6).
In recent years, it has been known that the MYB family having a MYB domain in plants has a type that is completely different from the type containing typical repetitive sequences of R1, R2, and R3 (non-non-type). Patent Document 30).
The present inventors called MYBL (MYB-like) a type having a MYB domain that does not contain typical repetitive sequences such as R1, R2, and R3. A homology search for the MYBL protein sequence of Arabidopsis thaliana in the database Many were identified. So far, 147 MYBL (MYB-like) transcription factors have been found, and molecular phylogenetic analysis and comparative analysis of conserved domain motifs have been performed.
By comparative analysis of amino acid sequences, MYBL transcription factors are classified into several subfamilies. Among them, the type having the repeat containing the SHL / AQKY motif in the MYB domain was the most common, and 85 were found from the Arabidopsis genome database. These are further classified into a type called GARP having a SHLQKY motif and a type having a SHAQKY motif including the transcription factor CCA1, which is supposed to function centrally in the circadian rhythm control system. The MYB family with SHL / AQKY was divided into 10 groups by molecular phylogenetic analysis (FIG. 1). Groups 1-9 have one repeat containing the SHL / AQKY motif. Group 10 has 2 repeats and contains a SHAQKY motif in the second repeat. In the GARP type, 54 members were found and divided into groups 1-6. The GLK gene and B-type ARR gene for which the above-mentioned chlorophyll content increasing action was found belong to group 1, KANADI gene belongs to group 6, NSR1 gene and APL gene belong to group 4, and PHR1 gene belongs to group 5. ing. As described above, regarding the MYBL transcription factor, detailed studies on the expression pattern and function have been gradually advanced (Non-Patent Documents 23 to 28). However, there was no report on the function of the MYB gene group belonging to Group 3 including the RGM1 gene.

特開2003−73209号公報JP 2003-73209 A 特開2004−16201号公報JP 2004-16201 A 特開2005−295878号公報JP 2005-295878 A 特開2009−72063号公報JP 2009-72063 A 特表2006−522608号公報JP 2006-522608 A 特開2004−290193号公報JP 2004-290193 A

Zhang, J.Z., 2003, Curr. Opin. PlantBiol. 6: 430-440Zhang, J.Z., 2003, Curr. Opin. PlantBiol. 6: 430-440 Century, K. et al., 2008, Plant Physiol.147: 20-29Century, K. et al., 2008, Plant Physiol. 147: 20-29 Umezawa, T. et al.,2006, Curr. Opin. PlantBiol. 17:113-122Umezawa, T. et al., 2006, Curr. Opin. PlantBiol. 17: 113-122 Parry, M.A.J. et al., 2005, Ann. App.Biol. 147: 211-226Parry, M.A.J. et al., 2005, Ann. App.Biol. 147: 211-226 Vij, S. and Tyagi, A.K., 2007, PlantBiotech. J. 5: 361-380Vij, S. and Tyagi, A.K., 2007, PlantBiotech. J. 5: 361-380 Bhatnagar-Mathur, P. et al., 2008, PlantCell. Rep. 27: 411-424Bhatnagar-Mathur, P. et al., 2008, PlantCell. Rep. 27: 411-424 Passioura 2007J. Exp. Bot., 58: 113-117Passioura 2007J. Exp. Bot., 58: 113-117 Neumann, 2008, Annal. Bot., 101: 901-907Neumann, 2008, Annal. Bot., 101: 901-907 Pennisi, 2008, Science, 320: 171Pennisi, 2008, Science, 320: 171 Tuberosa and Salvi, 2006, Trends PlantSci., 11: 405-412Tuberosa and Salvi, 2006, Trends PlantSci., 11: 405-412 McKay et al., 2003, Mol. Eco., 12:1137-1151McKay et al., 2003, Mol. Eco., 12: 1137-1151 Yue et al., 2006, Genetics,172: 1213-1228Yue et al., 2006, Genetics, 172: 1213-1228 Karaba et al. 2007, PNAS, 104: 15270-15275Karaba et al. 2007, PNAS, 104: 15270-15275 Nelson et al. 2007PNAS, 104: 16450-16455Nelson et al. 2007PNAS, 104: 16450-16455 Jung, C. and Muller, A.E., 2009, TrendsPlant Sci. 14: 563-573Jung, C. and Muller, A.E., 2009, TrendsPlant Sci. 14: 563-573 Baurle, I. and Dean, C. 2006, Cell 125:655Baurle, I. and Dean, C. 2006, Cell 125: 655 Waters, M.T. et al. 2008, Plant J. 56:432-444Waters, M.T. et al. 2008, Plant J. 56: 432-444 Nakamura, H. et al., 2009, Plant CellPhysiol. 50: 1933-1949Nakamura, H. et al., 2009, Plant CellPhysiol. 50: 1933-1949 Tanaka, Y. and Ohmiya, A., 2008, Curr.Opin. Biotech. 19: 190-197Tanaka, Y. and Ohmiya, A., 2008, Curr. Opin. Biotech. 19: 190-197 Peter et al., 1987, EMBO J. 6: 3085-3090Peter et al., 1987, EMBO J. 6: 3085-3090 Li, J. et al., 2006,Biochem. Biophys. Res. Commu. 341: 1155-1163Li, J. et al., 2006, Biochem. Biophys. Res. Commu. 341: 1155-1163 Yanhui, C. et al., 2006,Plant Mol. Biol. 60: 107-124Yanhui, C. et al., 2006, Plant Mol. Biol. 60: 107-124 Fitter, D. W. et al.,2002, Plant J. 31: 713-727Fitter, D. W. et al., 2002, Plant J. 31: 713-727 Yokoyama, A. et al.,2007, Plant Cell Physiol. 48: 84-96Yokoyama, A. et al., 2007, Plant Cell Physiol. 48: 84-96 Mizuno, T.2004,Curr. Opin. Plant Biol. 7: 499-505Mizuno, T.2004, Curr. Opin. Plant Biol. 7: 499-505 Kerstetter, R.A. etal., 2001, Nature 411: 706-709Kerstetter, R.A. etal., 2001, Nature 411: 706-709 Todd, C.D. et al.,2004, Planta 219: 1003-1009Todd, C.D. et al., 2004, Planta 219: 1003-1009 Bonke, M. et al.,2003, Nature 426: 181-186Bonke, M. et al., 2003, Nature 426: 181-186 Jiang et al., 2003, Gene, 326: 13-22Jiang et al., 2003, Gene, 326: 13-22 Yanhui et al., 2006, Plant Mol. Biol.,60: 107-124Yanhui et al., 2006, Plant Mol. Biol., 60: 107-124

本発明は、転写因子遺伝子を利用して、渇水耐性を向上させる方法、及び/又は植物の栄養生長を増大させる方法、及び/又は植物のクロロフィル及びカロテノイド含量を増大させる方法を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a method for improving drought tolerance and / or a method for increasing vegetative growth of plants and / or a method for increasing the chlorophyll and carotenoid content of plants using transcription factor genes. And

本発明者らはシロイヌナズナの「MYBL転写因子」のうちのGARPファミリーに属するRGM1転写因子遺伝子に着目してその機能を検討していく中で、RGM1遺伝子をシロイヌナズナに導入して複数のT1世代の形質転換植物を作成し、それぞれのT1植物について自家受粉による継代によってT3およびT4世代の植物体を得て、RGM1遺伝子が高レベルで発現していることを確認した。T4世代の植物の形質を野生型植物と詳細に比較することによって、RGM1遺伝子が植物に対して渇水耐性を付与する可能性、栄養生長を増大させる可能性、及びクロロフィル含量を向上させる可能性があることに気づき、渇水ストレスに対する耐性、栄養成長期間及び栄養成長量、クロロフィル及びカロテノイドの含量等の形質を詳細に検討した。その結果、形質転換植物が野生型と比較して顕著な渇水耐性を示し、栄養生長の増大を示し、さらに顕著に生重量あたりのクロロフィル及びカロテノイドの含量が高いことが確認された。複数の形質転換株のT4世代において上記の形質が確認されたことから、渇水耐性の向上、及び栄養生長の増大、クロロフィル及びカロテノイドの含量の増加という形質は、子孫にも安定して受け継がれる形質であると考えられる。
本発明者らはRGM1遺伝子を植物に遺伝子導入して発現させることにより、植物の乾燥耐性を向上させること、栄養生長を増大させること、及びクロロフィル及びカロテノイドの含量を増加させることを見出し、本発明を完成するに至った。
While the present inventors are focusing on the RGM1 transcription factor gene belonging to the GARP family of the "MYBL transcription factor" of Arabidopsis thaliana, and examining its function, the RGM1 gene was introduced into Arabidopsis thaliana and multiple T1 generations were introduced. Transformed plants were prepared, and T3 and T4 generation plants were obtained by passage through self-pollination for each T1 plant, and it was confirmed that the RGM1 gene was expressed at a high level. By comparing the traits of T4 generation plants with wild-type plants in detail, the possibility that the RGM1 gene confers drought tolerance on plants, the possibility of increasing vegetative growth, and the possibility of improving chlorophyll content We noticed that there were some traits such as tolerance to drought stress, vegetative growth period and amount, chlorophyll and carotenoid content. As a result, it was confirmed that the transformed plant showed remarkable drought tolerance, increased vegetative growth, and significantly higher chlorophyll and carotenoid content per fresh weight than the wild type. Since the above traits have been confirmed in the T4 generation of multiple transformants, the traits of improved drought tolerance, increased vegetative growth, and increased chlorophyll and carotenoid content are traits that are stably inherited by offspring. It is thought that.
The present inventors have found that the RGM1 gene is introduced into a plant and expressed, thereby improving the drought tolerance of the plant, increasing vegetative growth, and increasing the content of chlorophyll and carotenoid. It came to complete.

本発明は、RGM1転写因子遺伝子の利用に関するものであり、以下に記載の発明を提供するものである。
〔1〕 RGM1をコードするDNAであって、かつ下記(a)〜(d)の少なくとも1つのDNAを含む組換えDNAを有効成分として含むことを特徴とする、植物の渇水耐性を向上させる作用、植物の栄養成長を増大させる作用、植物のクロロフィル又はカロテノイドの含量を高める作用のうち1つ以上の作用を有する薬剤;
(a)配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、
(b)配列番号1で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA、
(d)配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
〔2〕 前記組換えDNAが、植物細胞内で発現可能なベクターに組み込まれていることを特徴とする、前記〔1〕に記載の薬剤。
〔3〕 前記〔1〕又は〔2〕に記載の薬剤を用いて形質転換された形質転換植物細胞又は組織であって、かつ当該細胞又は組織から植物器官又は個体を発生又は再分化させることにより、渇水耐性が向上し、及び/又は栄養成長が増大し、及び/又は植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量が増加した形質転換植物を得ることができる、形質転換植物細胞又は組織。
〔4〕 前記〔1〕又は〔2〕に記載の薬剤を用いて形質転換されたことを特徴とする、渇水耐性が向上し、及び/又は栄養成長が増大した、及び/又は植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量が増加した形質転換植物又はその部分。
〔5〕 前記形質転換植物又はその部分が、植物個体、種子、植物器官、植物組織、又は植物細胞である、前記〔4〕に記載の形質転換植物又はその部分。
〔6〕 RGM1をコードするDNAであって、かつ下記(a)〜(d)の少なくとも1つのDNAを含む組換えDNAを用いて植物を形質転換する工程を含むことを特徴とする、渇水耐性が向上し、及び/又は栄養成長が増大した、及び/又は植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量が増加した形質転換植物の製造方法;
(a)配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、
(b)配列番号1で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA、
(d)配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
〔7〕 前記組換えDNAが、植物細胞内で発現可能なベクターに組み込まれていることを特徴とする、前記〔6〕に記載の製造方法。
〔8〕 前記〔6〕又は〔7〕に記載の製造方法により製造された形質転換植物を、さらに、自家受粉、交配法、もしくは細胞融合法によりその子孫を得るか、又は当該形質転換植物の部分を用いてそのクローンを得ることを特徴とする、渇水耐性が向上し、及び/又は栄養成長が増大した、及び/又は植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量が増加した植物の製造方法。
〔9〕前記〔8〕に記載の製造方法により得られた形質転換植物の子孫又はその部分。
〔10〕 RGM1をコードするDNAを含む組換えDNAであって、かつ下記(a)〜(d)の少なくとも1つのDNAを含む組換えDNAを用いて植物を形質転換する工程を含むことを特徴とする、植物の渇水耐性の向上、及び/又は栄養成長の増大、及び/又は植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量の増加方法;
(a)配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、
(b)配列番号1で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA、
(d)配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA、
〔11〕 前記組換えDNAが、植物細胞内で発現可能なベクターに組み込まれていることを特徴とする、前記〔10〕に記載の方法。
The present invention relates to the use of the RGM1 transcription factor gene and provides the invention described below.
[1] An action for improving drought tolerance of a plant, characterized in that it is a DNA encoding RGM1 and contains a recombinant DNA containing at least one of the following (a) to (d) as an active ingredient: An agent having one or more of the following actions: increasing the vegetative growth of plants, increasing the chlorophyll or carotenoid content of plants;
(a) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(b) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(c) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(d) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
[2] The drug according to [1], wherein the recombinant DNA is incorporated into a vector that can be expressed in plant cells.
[3] A transformed plant cell or tissue transformed with the agent according to [1] or [2], and generating or redifferentiating a plant organ or an individual from the cell or tissue A transformed plant cell or tissue capable of obtaining a transformed plant with improved drought tolerance and / or increased vegetative growth and / or increased plant chlorophyll and carotenoid content.
[4] Improved drought tolerance and / or increased vegetative growth and / or plant chlorophyll and / or transformed with the agent according to [1] or [2] A transformed plant or a part thereof having an increased carotenoid content.
[5] The transformed plant or part thereof according to [4], wherein the transformed plant or part thereof is a plant individual, seed, plant organ, plant tissue, or plant cell.
[6] Drought tolerance characterized by including a step of transforming a plant with a recombinant DNA containing RGM1 and containing at least one of the following DNAs (a) to (d): Improved transgenic plants and / or increased vegetative growth and / or increased plant chlorophyll and carotenoid content;
(a) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(b) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(c) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(d) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
[7] The production method of [6], wherein the recombinant DNA is incorporated into a vector that can be expressed in plant cells.
[8] The transformed plant produced by the production method according to [6] or [7] is further obtained by self-pollination, mating method, or cell fusion method, or the transformed plant A method for producing a plant with improved drought tolerance and / or increased vegetative growth and / or increased plant chlorophyll and carotenoid content, characterized in that the clone is obtained using a part.
[9] A progeny of a transformed plant obtained by the production method according to [8] or a part thereof.
[10] A step of transforming a plant using a recombinant DNA containing DNA encoding RGM1 and containing at least one of the following DNAs (a) to (d): Improving the drought tolerance of plants and / or increasing vegetative growth and / or increasing the chlorophyll and carotenoid content of plants;
(a) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(b) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(c) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(d) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,
[11] The method according to [10], wherein the recombinant DNA is incorporated into a vector that can be expressed in plant cells.

本発明により、渇水耐性が向上した形質転換植物が提供される。また、本発明により栄養生長が増大した形質転換植物が提供される。また、クロロフィル及びカロテノイドの含量が増加した形質転換植物が提供される。さらに、本発明により、これらの形質が複合的に付与された形質転換植物が提供される。栄養生長の増大によって、植物バイオマス資源の増産が可能となる。渇水耐性の向上によって、または渇水耐性の向上と共に栄養生長が増大することによって、渇水あるいは低灌水条件下での植物生産の効率化と、栽培の省力化と節水化、栽培地域の拡大等が可能となり、また、栽培植物の植物個体、もしくはその有用部分の収率の向上あるいは収量の増加、生産コストの低減等が可能となる。また、植物の生産性が向上することで、植物体内で合成・蓄積される種々の有用物質の生産性の向上にも有効である。さらに、クロロフィル及びカロテノイドの含量の増加によって、人の健康に有益な植物や緑化のために優れた植物の開発への応用、また、植物の光エネルギーの変換あるいは光傷害の改変技術への応用が期待される。   The present invention provides a transformed plant having improved drought tolerance. In addition, the present invention provides a transformed plant having increased vegetative growth. Also provided are transformed plants having increased chlorophyll and carotenoid content. Furthermore, the present invention provides a transformed plant to which these traits are imparted in combination. Increasing vegetative growth enables increased production of plant biomass resources. Increased drought tolerance or increased drought tolerance and increased vegetative growth, enabling more efficient plant production under drought or low irrigation conditions, saving labor and saving water, and expanding cultivation areas In addition, it is possible to improve the yield of a plant individual of a cultivated plant or a useful part thereof, increase the yield, reduce the production cost, and the like. Further, the improvement of plant productivity is effective in improving the productivity of various useful substances synthesized and accumulated in the plant body. Furthermore, by increasing the content of chlorophyll and carotenoids, it can be applied to the development of plants that are beneficial to human health and plants that are excellent for greening, as well as to the conversion of plant light energy or photodamage modification technology. Be expected.

図1は、シロイヌナズナのSHL/AQKYタイプのMYBファミリーの分子系統樹を示す図である。SHLQKYもしくはSHAQKYモチーフを含む反復のアミノ酸配列を用いて作製した。この場合、グループ9と10は区別されないが、2個の反復を有するタイプをグループ10とし、10個のグループに分類された。RGM1はグループに3に属する。FIG. 1 is a diagram showing a molecular phylogenetic tree of the SHL / AQKY type MYB family of Arabidopsis thaliana. It was generated using repetitive amino acid sequences containing SHLQKY or SHAQKY motifs. In this case, the groups 9 and 10 are not distinguished from each other, but the type having two repetitions is group 10 and is classified into 10 groups. RGM1 belongs to 3 in the group. 図2は、配列番号1のRGM1遺伝子を植物で構成的に発現させるためのベクターの模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a vector for constitutively expressing the RGM1 gene of SEQ ID NO: 1 in plants. 図3は、形質転換植物における配列番号1のRGM1遺伝子の過剰発現を示すRT-PCRの結果を示したである。野生型植物および4系統のRGM1形質転換植物(T3あるいはT4世代)における各2個体(#1および#2)についてRGM1遺伝子の発現を示す。フォワードおよびリバースプライマーを用いてPCRを行った。RGM1形質転換植物3系統でRGM1遺伝子が過剰発現している。FIG. 3 shows the results of RT-PCR showing the overexpression of the RGM1 gene of SEQ ID NO: 1 in the transformed plant. RGM1 gene expression is shown for each of two individuals (# 1 and # 2) in a wild-type plant and four RGM1-transformed plants (T3 or T4 generation). PCR was performed using forward and reverse primers. The RGM1 gene is overexpressed in three RGM1-transformed plants. (A)は、RGM1遺伝子の高発現により形質転換植物のクロロフィル量が増大していることを示す写真である。植物を21日間栽培した後の植物を示した。野生型植物に比べて、RGM1形質転換植物では、クロロフィル含量の増加により緑色が増している。(B)は、RGM1遺伝子の高発現により形質転換植物のクロロフィル量及びカロテノイド量の含量が増加していることを示すグラフの図である。(A) is a photograph showing that the amount of chlorophyll in the transformed plant is increased by high expression of the RGM1 gene. The plant after cultivating the plant for 21 days is shown. Compared to wild-type plants, green color increases in RGM1-transformed plants due to an increase in chlorophyll content. (B) is a graph showing that the chlorophyll content and carotenoid content of the transformed plant are increased by high expression of the RGM1 gene. 図5は、RGM1遺伝子の高発現により形質転換植物の渇水耐性が向上したことを示す写真である。植物を25日間栽培した後、14日間灌水を停止し、灌水を再開した4日後の植物を示す。野生型は回復せずにそのまま枯死したが、RGM1形質転換植物は回復し、再び正常な生育を示した。FIG. 5 is a photograph showing that drought tolerance of transformed plants has been improved by high expression of RGM1 gene. Fig. 4 shows a plant 4 days after cultivating the plant for 25 days, after stopping irrigation for 14 days and restarting irrigation. The wild type did not recover but died as it was, but the RGM1-transformed plant recovered and showed normal growth again. (A)は、RGM1遺伝子の発現により形質転換植物の栄養生長が増大したことを示す写真である。野生型植物及びRGM1形質転換植物を花芽形成の促進条件である長日条件下で栽培すると、播種後35日目において、野生型では花茎が抽苔しているのに対して、RGM1形質転換植物では、花芽の形成が見られない。(B)は、野生型植物、及びRGM1形質転換植物における花茎が抽苔するまでの本葉の枚数(17〜18個体平均)を示す。花芽の形成が観察され始めた時期の本葉の枚数を比較すると、野生型植物に比べてRGM1形質転換植物で多くなっていた。(A) is a photograph showing that the vegetative growth of the transformed plant was increased by the expression of the RGM1 gene. When wild-type plants and RGM1-transformed plants are cultivated under long-day conditions, which are the conditions for promoting flower bud formation, on the 35th day after sowing, in the wild-type, flower stems are extracted, whereas RGM1-transformed plants Then, flower bud formation is not seen. (B) shows the number of real leaves (average of 17 to 18 individuals) until the flower stems in the wild type plant and the RGM1 transformed plant are extracted. Comparing the number of true leaves when flower bud formation began to be observed, the number of RGM1-transformed plants was higher than that of wild-type plants.

1.本発明において「植物の渇水耐性が向上する」とは、対象植物の渇水に対する耐性を野生型の植物と比較して向上させることをいう。植物の渇水耐性は、実施例3に示したように、本発明の遺伝子を用いて形質転換した植物を野生型の植物と共に栽培した後、灌水を一定期間停止し、再度灌水を開始した後の生存率を調べることにより評価することができる。 1. In the present invention, “to improve drought tolerance of a plant” means to improve the tolerance of a target plant to drought compared to a wild type plant. As shown in Example 3, the drought tolerance of a plant was determined after cultivating a plant transformed with the gene of the present invention together with a wild type plant, stopping irrigation for a certain period, and starting irrigation again. It can be evaluated by examining the survival rate.

2.本発明において「栄養生長が増大された」とは、対象植物の栄養成長期及び/又は栄養成長量を野生型の植物と比較して増大させることをいう。本発明の栄養生長は、実施例4に示したように、花茎が抽苔するまでに要する日数あるいは花茎の抽苔が観察されたときの本葉の枚数を調べることにより評価することができる。その他に、花芽が形成された時点での生重量又は乾重量などを指標としても良い。 2. In the present invention, “vegetative growth is increased” means that the vegetative growth period and / or the amount of vegetative growth of the target plant is increased as compared to the wild type plant. As shown in Example 4, vegetative growth of the present invention can be evaluated by examining the number of days required for flower stems to be extracted or the number of true leaves when flower stem extraction is observed. In addition, the raw weight or dry weight at the time when flower buds are formed may be used as an index.

3.本発明において「植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量が増加する」とは、対象植物の緑葉部分においてクロロフィル及びカロテノイドの含量を野生型の植物と比較して増加させることをいう。植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量の増加は、実施例2に示したように、本発明の遺伝子を用いて形質転換した植物を野生型の植物と共に栽培した後、葉の生重量あたりのクロロフィル及びカロテノイドの量を測定することにより評価することができる。 3. In the present invention, “the content of chlorophyll and carotenoid in the plant is increased” means that the content of chlorophyll and carotenoid in the green leaf portion of the target plant is increased as compared with the wild type plant. As shown in Example 2, the increase in the chlorophyll and carotenoid content of the plant was achieved by cultivating the plant transformed with the gene of the present invention together with the wild-type plant, and then increasing the chlorophyll and carotenoid per fresh leaf weight. It can be evaluated by measuring the amount of.

4.本発明において、RGM1遺伝子は、典型的にはシロイヌナズナ由来の配列番号2に示したアミノ酸配列のタンパク質をコードする配列番号1のDNAをあげることができる。
また、渇水耐性を向上させる作用、栄養生長を増大させる作用、クロロフィル含量を増大させる作用を有するDNAであれば、「配列番号1で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA」も含まれる。このようなDNAは、当業者にとって周知の遺伝子ライブラリーの作製及びハイブリダイゼーションにより取得でき、その際の「ストリンジェントな条件」の設定も当業者に周知である(例えば、Maniatisら(1989)Molecular Cloning, A Laboratory Manual、第2版、Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York)。典型的には、配列番号2のRGM1をコードする配列番号1で表された塩基配列情報を利用して適当なプライマー対を設計し、そのプライマー対を用いて植物から調製したmRNAを鋳型にPCRを行い、得られる増幅DNA断片をプローブとして用いて常套手段により調製された植物由来のcDNAライブラリーをスクリーニングすることにより得ることができる。
また、形質転換植物に渇水耐性を向上させる作用、栄養生長を増大させる作用、クロロフィル含量を増大させる作用を付与するDNAであって、配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNAも本発明で用いられる。
したがって、本発明の「RGM1をコードするDNA」として典型的には、以下のDNAを包含する。
(a)配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、
(b)配列番号1で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA、
(d)配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA、
4). In the present invention, the RGM1 gene can be exemplified by DNA of SEQ ID NO: 1 encoding a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 typically derived from Arabidopsis thaliana.
In addition, DNA having a function of improving drought tolerance, an effect of increasing vegetative growth, and an action of increasing the chlorophyll content can be expressed as “DNA and a string comprising a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1. Also included is DNA that hybridizes under gentle conditions. Such DNA can be obtained by preparation and hybridization of a gene library well known to those skilled in the art, and the setting of “stringent conditions” is well known to those skilled in the art (for example, Maniatis et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York). Typically, an appropriate primer pair is designed using the nucleotide sequence information represented by SEQ ID NO: 1 encoding RGM1 of SEQ ID NO: 2, and PCR is performed using the mRNA prepared from the plant as a template using the primer pair. And a plant-derived cDNA library prepared by conventional means using the obtained amplified DNA fragment as a probe can be obtained.
Further, it is a DNA that imparts an effect of improving drought tolerance, an effect of increasing vegetative growth, and an effect of increasing the chlorophyll content to a transformed plant, in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, one or several A DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which amino acids are deleted, substituted or added is also used in the present invention.
Therefore, the “DNA encoding RGM1” of the present invention typically includes the following DNA.
(a) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(b) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(c) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(d) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,

5.形質転換植物の作出方法
本発明遺伝子を形質転換する対象となる植物は、単子葉植物および双子葉植物のいずれでもよい。特に好ましい植物としては、イネ、トウモロコシ、ダイズ、ポプラ、ハクサイ、セイヨウナタネ、ブドウが挙げられる。
上記DNAを挿入するベクターとしては、植物細胞内で挿入遺伝子を発現させることが可能なものであれば特に制限はない。例えば、植物細胞内での恒常的な遺伝子発現を行うためのプロモーター(例えば、カリフラワーモザイクウイルスの35Sプロモーター)を有するベクターや外的な刺激により誘導的に活性化されるプロモーターを有するベクターを用いることも可能である。上記DNAが挿入されたベクターは、例えば、ポリエチレングリコール法、電気穿孔法(エレクトロポーレーション)、アグロバクテリウムを介する方法、パーティクルガン法等の当業者に公知の方法によって、植物細胞に導入することができる。本発明の実施例では、典型的なアグロバクテリウム法を用いた。
本発明は、上記DNAやベクターが導入された形質転換植物細胞から育成または再生された、乾燥耐性が向上した植物体を提供する。本発明における「乾燥耐性が向上した植物体」とは、野生型の植物体と比較して乾燥に対する耐性が人為的に向上されている植物体をいう。
5). Method for producing transformed plant The plant to be transformed with the gene of the present invention may be either a monocotyledonous plant or a dicotyledonous plant. Particularly preferred plants include rice, corn, soybean, poplar, Chinese cabbage, rapeseed and grape.
The vector for inserting the DNA is not particularly limited as long as the inserted gene can be expressed in plant cells. For example, using a vector having a promoter (eg, cauliflower mosaic virus 35S promoter) for constitutive gene expression in plant cells or a vector having a promoter that is inducibly activated by external stimuli Is also possible. The vector into which the DNA is inserted may be introduced into plant cells by methods known to those skilled in the art, such as polyethylene glycol method, electroporation (electroporation), Agrobacterium-mediated method, particle gun method, etc. Can do. In the examples of the present invention, a typical Agrobacterium method was used.
The present invention provides a plant having improved drought tolerance, grown or regenerated from a transformed plant cell into which the above DNA or vector has been introduced. The “plant having improved drought tolerance” in the present invention refers to a plant having a drought-resistant drought resistance compared to a wild-type plant.

また、本発明は、花芽形成が遅延された植物体を提供する。「花芽形成が遅延された植物体」とは、野生型の植物体と比較して花芽形成が人為的に遅延されている植物体をいう。
さらに、本発明は、乾燥耐性が向上し、かつ花芽形成が遅延された植物体を提供する。
本発明は、上記DNAが導入された細胞から作出された植物体のみならず、その子孫あるいはクローンをも提供する。一旦、ゲノム内に上記DNAやベクターが導入された形質転換植物体が得られれば、該植物体から有性生殖、無性生殖、組織培養、細胞培養、細胞融合等により子孫あるいはクローンを得ることが可能である。また、該植物体やその子孫あるいはクローンから繁殖材料(例えば、種子、果実、切穂、塊茎、塊根、株、不定芽、不定胚、カルス、プロトプラスト等)を得て、それらを基に該植物体を量産することも可能である。
そして、本発明は、植物の乾燥耐性を向上させるための、又は植物の花芽形成を遅延させるための、及び、植物の乾燥耐性を向上させると共に、植物の花芽形成を遅延させるための形質転換方法を提供する。当該方法は、上記DNAやベクターを植物細胞に導入する工程および上記DNAやベクターを導入された細胞から植物体を育成または再生する工程を含むものである。
上記DNAが挿入されたベクターは、当業者に公知の方法によって、植物細胞に導入することができる。形質転換植物細胞から植物体を育成または再生する工程は、植物の種類に応じて当業者に公知の方法で行うことが可能である。例えば、シロイヌナズナであれば(Clough et al., 1998, Plant J.16:735-743)の方法、あるいは(Akama et al., 1992, Plant Cell Reports12:7-11)の方法が挙げられる。また、イネであれば(Hiei et al.,1994, Plant J.6:271-281)あるいは(Fujimura et al., 1985,Plant Tissue Culture Lett.2:74-75)の方法を用いることができる。
そして、本発明において「形質転換植物」というとき、上記DNAを導入して作成した形質転換植物のみならず、当該植物の有性生殖によって得られた種子を生育させた子孫植物、無性生殖、組織培養、細胞培養、細胞融合等により得られた子孫植物あるいはクローン、さらにそれらを継代させて得られる子孫植物のすべてを含む概念である。本発明の実施例では、配列番号1のDNAが導入された形質転換植物を自家受粉させて得られた種子を生育させたT3世代又はT4世代を用いている。
The present invention also provides a plant with delayed flower bud formation. “Plant with delayed flower bud formation” refers to a plant with artificially delayed flower bud formation compared to a wild-type plant.
Furthermore, the present invention provides a plant with improved drought tolerance and delayed flower bud formation.
The present invention provides not only a plant produced from a cell into which the DNA has been introduced, but also its progeny or clone. Once a transformed plant into which the above DNA or vector has been introduced into the genome is obtained, progeny or clones can be obtained from the plant by sexual reproduction, asexual reproduction, tissue culture, cell culture, cell fusion, etc. Is possible. Further, a propagation material (for example, seed, fruit, cut ear, tuber, tuberous root, strain, adventitious bud, adventitious embryo, callus, protoplast, etc.) is obtained from the plant or its progeny or clone, and the plant is based on them. It is also possible to mass-produce the body.
The present invention also relates to a transformation method for improving the drought tolerance of a plant, for delaying flower bud formation of a plant, and for improving the drought tolerance of a plant and delaying the flower bud formation of a plant. I will provide a. The method includes a step of introducing the DNA or vector into a plant cell and a step of growing or regenerating a plant from the cell into which the DNA or vector has been introduced.
The vector having the DNA inserted therein can be introduced into plant cells by methods known to those skilled in the art. The step of growing or regenerating a plant body from the transformed plant cell can be performed by a method known to those skilled in the art depending on the type of plant. For example, for Arabidopsis thaliana, the method (Clough et al., 1998, Plant J. 16: 735-743) or the method (Akama et al., 1992, Plant Cell Reports 12: 7-11) may be mentioned. For rice, the method (Hiei et al., 1994, Plant J.6: 271-281) or (Fujimura et al., 1985, Plant Tissue Culture Lett. 2: 74-75) can be used. .
And in the present invention, when referred to as a “transformed plant”, not only a transformed plant prepared by introducing the above DNA, but also a progeny plant in which seeds obtained by sexual reproduction of the plant are grown, asexual reproduction, It is a concept including all of progeny plants or clones obtained by tissue culture, cell culture, cell fusion, etc., and further progeny plants obtained by subculture them. In the examples of the present invention, the T3 generation or the T4 generation in which seeds obtained by self-pollination of the transformed plant introduced with the DNA of SEQ ID NO: 1 are grown is used.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
なお、本発明の実験手法に関しては、特に記載のない限り、「Maniatisら(1989)Molecular Cloning, A Laboratory Manual、第2版、Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York」、「Gelvin及びSchilperoort編(1994)Plant Molecular Biology Manual, second edition, Kluwer Academic Publishers」、「島本ら監修(2005)モデル植物の実験プロトコール、秀潤社」などの実験書、又は実験で用いた市販キットの説明書の記載に従った。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited at all by these Examples.
Regarding the experimental method of the present invention, unless otherwise stated, “Maniatis et al. (1989) Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York”, “Gelvin and Schilperoort edition (1994) Plant Molecular Biology Manual, second edition, Kluwer Academic Publishers "," Shimmoto et al. (2005) Model plant experiment protocol, Shujunsha "or other experimental documents, or instructions for commercial kits used in the experiment Was followed.

(実施例1)遺伝子の植物への導入
遺伝子の単離、遺伝子導入用の組換えベクター及び形質転換植物の作製は、公知の方法で行うことができる。本実施例においては、RGM1のcDNAをシロイヌナズナ植物から単離し、植物発現ベクターを作製して、アグロバクテリウムを用いてシロイヌナズナに形質転換し、RGM1過剰発現形質転換植物を得た。
(1−1)RGM1遺伝子のクローニング
シロイヌナズナ植物体根より全RNAを抽出し、これを鋳型にして、oligo(dT), 逆転写酵素を作用させて、1本鎖cDNAを合成した。この1本鎖cDNAを鋳型として、フォワードプライマー:5’- CACCATGATCAAGAACTTAAGTAATATG-3’(配列番号3)、リバースプライマー:5’- TTATGATATTATTTTTGCATCTTTCGT -3’(配列番号4)を用いてPCRを行い、cDNAを単離した。PCRの条件は98℃ 30秒(98℃ 10秒、58.6, 55.5℃、30秒、72℃ 1分)×30 サイクル、72℃ 10分の後、4℃で保持した。増幅した断片は、約1100(正確にはcacc含めて1078)bpであり、目的の長さであった。
Preparation of (Example 1) Isolation of a transgene into a gene of a plant, recombinant vectors and transformed plant for gene transfer can be carried out by known methods. In this example, RGM1 cDNA was isolated from an Arabidopsis plant, a plant expression vector was prepared, and transformed into Arabidopsis using Agrobacterium to obtain an RGM1-overexpressing transformed plant.
(1-1) Cloning of RGM1 gene Total RNA was extracted from Arabidopsis thaliana plant roots, and using this as a template, oligo (dT) and reverse transcriptase were allowed to act to synthesize single-stranded cDNA. Using this single-stranded cDNA as a template, PCR was carried out using forward primer: 5'-CACCATGATCAAGAACTTAAGTAATATG-3 '(SEQ ID NO: 3), reverse primer: 5'- TTATGATATTATTTTTGCATCTTTCGT-3' (SEQ ID NO: 4), and cDNA was single-ended. Released. PCR conditions were 98 ° C. for 30 seconds (98 ° C. for 10 seconds, 58.6, 55.5 ° C., 30 seconds, 72 ° C. for 1 minute) × 30 cycles, 72 ° C. for 10 minutes, and then kept at 4 ° C. The amplified fragment was about 1100 bp (1078 accurately including cacc) bp, and was the desired length.

(1−2)RGM1遺伝子の植物発現ベクターの作成
RGM1遺伝子を植物で構成的に発現させるための植物発現ベクターは以下のように作製した。上記(1)で得られたRGM1遺伝子の完全長cDNAを含んだエントリークローンと、発現ベクター(デスティネーションベクターpK2GW7、(Karimi et al., 2002, Trends in Plant Science; 7(5): 193-195)を混合し、Invitrogen社のGateway PCRクローニングシステムのマニュアルに従ってLR反応によりRGM1遺伝子の完全長cDNAを含んだ発現クローンを得た。構築されたRGM1遺伝子高発現ベクター(pK2GW7-P35S::RGM1)は、図2に示すように、CaMV 35S プロモーター領域、本発明のRGM1 cDNAをコードするポリヌクレオチドおよびCaMV 35Sターミネーター領域を含む。これを以後のシロイヌナズナへの遺伝子導入に用いた。
(1-2) Preparation of RGM1 gene plant expression vector
A plant expression vector for constitutively expressing the RGM1 gene in a plant was prepared as follows. An entry clone containing the full-length cDNA of the RGM1 gene obtained in (1) above and an expression vector (destination vector pK2GW7, (Karimi et al., 2002, Trends in Plant Science; 7 (5): 193-195 ), And an expression clone containing the full-length cDNA of RGM1 gene was obtained by LR reaction according to the Invitrogen Gateway PCR cloning system manual.The constructed RGM1 gene high expression vector (pK2GW7-P35S :: RGM1) 2, it contains a CaMV 35S promoter region, a polynucleotide encoding the RGM1 cDNA of the present invention, and a CaMV 35S terminator region, which were used for subsequent gene introduction into Arabidopsis thaliana.

(1−3)RGM1遺伝子のシロイヌナズナへの導入
上記(2)にて構築した発現ベクターをfreeze-thaw法により、アグロバクテリウム・チュメファシエンスLBA4404株に導入した。なお遺伝子の導入はコロニー PCRにより確認した。形質転換用シロイヌナズナは、23℃、長日条件で栽培し、摘心を行って腋芽の数を増加させた。感染の当日には、蕾を残して、鞘と開花した花は取り除いた。
一方、形質転換したアグロバクテリウムを、100mg/Lのスペクチノマイシンと200mg/Lのストレプトマイシンを含むYEB培地を用いて、28℃で24時間程度前培養した後、27℃で24時間程度本培養を行った。得られた培養液を集菌し、形質転換用培地に懸濁した。
Floral-dip法(Clough et al., 1998, Plant J.16:735-743)に従って、蕾を懸濁液に約1分浸した。処理後の植物はラップで乾燥を防ぎ、23℃長日条件に一晩おいた後に、土に水を通して懸濁液を希釈した。同条件下でそのまま生育を行い、T1種子を得た。T1種子は、50mg/Lのカナマイシンと100mg/Lのカルベニシリンを含むMS培地を用いて、23℃、長日条件で発芽・生育させることによって選抜を行った。このT1植物からT2種子を得た。T2種子は、50mg/Lのカナマイシンを含むMS培地を用いて、23℃長日条件のもとで発芽・生育させることによって選抜を行った。このT2植物からT3種子を得た。T3種子は、上記のT2種子選抜と同様にカナマイシン選抜を行った。このT3植物からT4種子を得た。
(1-3) Introduction of RGM1 gene into Arabidopsis thaliana The expression vector constructed in (2) above was introduced into Agrobacterium tumefaciens LBA4404 by the freeze-thaw method. The introduction of the gene was confirmed by colony PCR. The Arabidopsis thaliana for transformation was cultivated at 23 ° C. for long days, and the number of buds was increased by pinching. On the day of infection, the pods and flowered flowers were removed, leaving the buds.
On the other hand, transformed Agrobacterium was pre-cultured at 28 ° C for about 24 hours using YEB medium containing 100 mg / L spectinomycin and 200 mg / L streptomycin, and then cultured at 27 ° C for about 24 hours. Went. The obtained culture broth was collected and suspended in a transformation medium.
According to the Floral-dip method (Clough et al., 1998, Plant J. 16: 735-743), the cocoons were immersed in the suspension for about 1 minute. The treated plants were prevented from drying with wraps, and after being left overnight at 23 ° C. for long days, the suspension was diluted by passing water through the soil. Growing as it was under the same conditions, T1 seeds were obtained. T1 seeds were selected by germination and growth under long-day conditions at 23 ° C. using MS medium containing 50 mg / L kanamycin and 100 mg / L carbenicillin. T2 seeds were obtained from this T1 plant. T2 seeds were selected by germination and growth under conditions of long days at 23 ° C. using MS medium containing 50 mg / L kanamycin. T3 seeds were obtained from this T2 plant. T3 seeds were subjected to kanamycin selection in the same manner as T2 seed selection described above. T4 seeds were obtained from this T3 plant.

(1−4)形質転換植物におけるRGM1遺伝子の発現
RGM1遺伝子を導入した形質転換植物4系統および野生型植物から全RNAを抽出し、0.5ugを鋳型に用い、oligo(dT), 逆転写酵素を作用させて、1本鎖cDNAを合成した。この1本鎖cDNAを鋳型として、フォワードプライマー:5’-CTCTTTGCGTAGAGCTCGTGA-3’(配列番号5)、リバースプライマー:5’-CACTGCCACCATCGCTAGTA-3’(配列番号6)を用いてPCRを行った結果を図3に示す。この結果から、形質転換植物4系統のうち3系統が導入遺伝子を高レベルで発現していることが示された。
(1-4) Expression of RGM1 gene in transformed plants
Total RNA was extracted from four transgenic plants and wild-type plants into which RGM1 gene was introduced, and 0.5 ug was used as a template, and oligo (dT), reverse transcriptase was allowed to act to synthesize single-stranded cDNA. Results of PCR using this single-stranded cDNA as a template and forward primer: 5'-CTCTTTGCGTAGAGCTCGTGA-3 '(SEQ ID NO: 5), reverse primer: 5'-CACTGCCACCATCGCTAGTA-3' (SEQ ID NO: 6) 3 shows. From this result, it was shown that three lines out of four lines of transformed plants expressed the transgene at a high level.

(実施例2)形質転換シロイヌナズナ植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量
RGM1遺伝子が高レベルで発現している形質転換植物のT4世代の植物を用いてクロロフィル含量を調べた。
遺伝子導入したRGM1遺伝子が高レベルで発現しているRGM1形質転換植物及び野生型植物を、人工土壌に播種後21日栽培した後、植物体葉よりクロロフィル及びカロテノイドを抽出および測定し、生重量あたりのクロロフィル量を算出した。その結果、図4のように、野生型植物と比較し、RGM1形質転換植物はいずれの葉においてもクロロフィル及びカロテノイドの含量が高いことが示された。これらの結果から、RGM1遺伝子を高レベルで発現させることによって、形質転換植物が生重量あたりのクロロフィル及びカロテノイドの含量が増加することが示された。
(Example 2) Content of chlorophyll and carotenoid in transformed Arabidopsis plants
Chlorophyll content was examined using T4 generation plants of transgenic plants expressing high levels of RGM1 gene.
After planting RGM1-transformed plants and wild-type plants expressing the introduced RGM1 gene at high levels on artificial soil for 21 days, extract and measure chlorophyll and carotenoids from plant leaves, The amount of chlorophyll was calculated. As a result, as shown in FIG. 4, it was shown that the RGM1-transformed plant had a higher content of chlorophyll and carotenoid in any leaf as compared with the wild type plant. From these results, it was shown that, by expressing the RGM1 gene at a high level, the content of chlorophyll and carotenoid in the transformed plant increased per fresh weight.

(実施例3)形質転換シロイヌナズナの渇水耐性
RGM1形質転換植物(33-2-1#)、及び野生型植物(Col-0)を、長日条件のもとで、人工土壌で播種後21日栽培した後、14日間、灌水を停止して渇水させた。この後、灌水を再開し、4日後の生存率を調べた。その結果、図5のように、野生型植物 は灌水停止後12日〜14日で植物体地上部はほぼ萎れた状態となり、灌水を再開しても回復せずにそのまま枯死するが、RGM1形質転換体は灌水停止後13日では萎れず、14日後にやっと地上部が萎れはじめた。その後灌水再開すると回復し、再び正常な生育を示した。これらの結果から、RGM1遺伝子を高レベルで発現させることによって、形質転換植物が渇水耐性を獲得することが示された。また、形質転換植物は生育や形態上の大きな異常は認められないことから、RGM1遺伝子の過剰発現は植物の生育等には極端な悪影響を及ぼさないと考えられた。
すなわち、潅水を停止して渇水させると、RGM1形質転換植物は、野生型植物比べると植物体地上部の萎れが遅く、渇水に対して耐性を示す。また、野生型植物大部分が萎れる渇水状態で潅水を再開すると野生型植物は回復せずにそのまま枯死するが、RGM1形質転換体の大部分は回復し、再び正常な生育を示すようになった。
(Example 3) Drought tolerance of transformed Arabidopsis thaliana
RGM1 transformed plant (33-2-1 #) and wild type plant (Col-0) were cultivated for 21 days after sowing in artificial soil under long day conditions, and then irrigation was stopped for 14 days Drought. Thereafter, irrigation was resumed and the survival rate after 4 days was examined. As a result, as shown in FIG. 5, in the wild type plant, the above-ground part of the plant body was almost withered 12 to 14 days after irrigation was stopped, and it died without being recovered even after resumption of irrigation. The transformant did not wither on day 13 after cessation of irrigation, and finally the ground part began to wither after 14 days. After that, when irrigation was resumed, it recovered and showed normal growth again. From these results, it was shown that the transgenic plant acquires drought tolerance by expressing the RGM1 gene at a high level. In addition, since no significant abnormality in growth or morphology was observed in the transformed plant, it was considered that overexpression of the RGM1 gene does not have an extreme adverse effect on the growth of the plant.
That is, when irrigation is stopped and drought is performed, RGM1-transformed plants have a slower wilt of the plant body than wild-type plants and are resistant to drought. In addition, when irrigation was resumed in a drought condition where the majority of wild-type plants were wilt, the wild-type plants did not recover but died as they were, but most of the RGM1 transformants recovered and resumed normal growth again. .

(実施例4)形質転換シロイヌナズナ植物の栄養生長の増大
RGM1形質転換植物を、野生型植物(Col-0)と共に、長日条件で栽培した。図6の(A)は、35日後の、野生型植物、及びRGM1形質転換植物の状態を示す。RGM1形質転換植物は、野生型植物(Col-0)と比較して花芽形成が遅延し、一方、展開する本葉は厚みがあり、かつ枚数も野生型植物やコントロール形質転換植物に比べて多くなった。
図6の(B)は、それぞれの植物における、花茎が抽苔するまでの本葉の枚数を17〜18個体について調べた結果を示す。RGM1形質転換植物(33-2-1#)では、平均19.0枚であるのに対して、野生型植物では平均10.5枚であり、RGM1形質転換植物における1.8倍程度の本葉の枚数増加を確認した。
(Example 4) Increase in vegetative growth of transformed Arabidopsis plants
RGM1 transformed plants were cultivated under long day conditions with wild type plants (Col-0). FIG. 6A shows the state of the wild-type plant and the RGM1-transformed plant after 35 days. RGM1-transformed plants have delayed flower bud formation compared to wild-type plants (Col-0), while the main leaves that develop are thicker and more in number than wild-type plants and control-transformed plants. became.
(B) of FIG. 6 shows the result of examining the number of true leaves in each plant until the flower stalk is extracted from 17 to 18 individuals. RGM1 transformed plants (33-2-1 #) have an average of 19.0, whereas wild-type plants have an average of 10.5, confirming a 1.8-fold increase in the number of true leaves in RGM1 transformed plants did.

本発明のRGM1遺伝子の発現が高められた形質転換植物では、栄養生長が増大することから農作物や各種資源植物の生産量の増大に利用できる。また、さらに渇水耐性が向上することから、渇水・低灌水条件下での農作物や資源植物の生産の効率化、栽培の省力化と節水化、栽培地域の拡大などが可能となる。伝統的な農林業における植物生産だけでなく、乾燥地域の緑化、二酸化炭素吸収量の増大、ビルの屋上や植物工場など人工気象条件における生産効率の増大、栽培の省力化・省資源化にも利用出来る。生産される植物バイオマスの利用の形態としては、伝統的な農林業の生産物の利用の仕方に加え、バイオマス燃料や原料としての利用も考えられる。また、植物体内で合成・蓄積される種々の有用物質の生産性の向上にも有効である。さらに、収穫した植物体や植物体の一部の寿命の延長や鮮度の保持の向上により、商品価値の減少の軽減、輸送や貯蔵コストの低減に利用できる。さらに、クロロフィル及びカロテノイドの含量の増大は、人の健康への有益性を増進させた植物の作製への利用が可能となる。   The transformed plant with enhanced expression of the RGM1 gene of the present invention can be used for increasing the production of agricultural crops and various resource plants because vegetative growth is increased. Furthermore, since drought tolerance is further improved, it is possible to improve the production efficiency of crops and resource plants under drought / low irrigation conditions, save labor and save water, and expand the cultivation area. Not only plant production in traditional agriculture and forestry, but also greening in arid areas, increasing carbon dioxide absorption, increasing production efficiency under artificial weather conditions such as building rooftops and plant factories, saving labor and resources Available. As a form of utilization of plant biomass to be produced, utilization as biomass fuel and raw material is conceivable in addition to the use of traditional agricultural and forestry products. It is also effective in improving the productivity of various useful substances synthesized and accumulated in plants. Furthermore, by extending the life span of a harvested plant or part of the plant and improving the maintenance of freshness, it can be used for reducing the reduction in commercial value and reducing transportation and storage costs. Furthermore, the increased content of chlorophyll and carotenoids can be used to make plants with enhanced human health benefits.

配列番号1:RGM1遺伝子の塩基配列
配列番号2:RGM1タンパク質のアミノ酸配列
配列番号3:RGM1遺伝子増幅用フォワードプライマー(1)
配列番号4:RGM1遺伝子増幅用リバースプライマー(1)
配列番号5:RGM1遺伝子増幅用フォワードプライマー(2)
配列番号6:RGM1遺伝子増幅用リバースプライマー(2)
SEQ ID NO: 1: Base sequence of RGM1 gene SEQ ID NO: 2: Amino acid sequence of RGM1 protein
SEQ ID NO: 3: Forward primer for amplification of RGM1 gene (1)
SEQ ID NO: 4: Reverse primer for amplification of RGM1 gene (1)
Sequence number 5: Forward primer for RGM1 gene amplification (2)
SEQ ID NO: 6: Reverse primer for amplification of RGM1 gene (2)

Claims (11)

RGM1をコードするDNAであって、かつ下記(a)〜(d)の少なくとも1つのDNAを含む組換えDNAを有効成分として含むことを特徴とする、植物の渇水耐性を向上させる作用、植物の栄養成長を増大させる作用、植物のクロロフィル又はカロテノイドの含量を高める作用のうち1つ以上の作用を有する薬剤;
(a)配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、
(b)配列番号1で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA、
(d)配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
An action for improving drought tolerance of a plant, characterized by comprising a recombinant DNA comprising RGM1-encoding DNA and at least one of the following DNAs (a) to (d) as an active ingredient: A drug having one or more of the effects of increasing vegetative growth and increasing the content of chlorophyll or carotenoid in plants;
(a) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(b) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(c) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(d) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
前記組換えDNAが、植物細胞内で発現可能なベクターに組み込まれていることを特徴とする、請求項1に記載の薬剤。   The drug according to claim 1, wherein the recombinant DNA is incorporated into a vector that can be expressed in a plant cell. 請求項1又は2に記載の薬剤を用いて形質転換された形質転換植物細胞又は組織であって、かつ当該細胞又は組織から植物器官又は個体を発生又は再分化させることにより、渇水耐性が向上し、及び/又は栄養成長が増大し、及び/又は植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量が増加した形質転換植物を得ることができる、形質転換植物細胞又は組織。   Drought tolerance is improved by generating or redifferentiating a plant organ or individual from a transformed plant cell or tissue transformed with the agent according to claim 1 or 2. And / or transformed plant cells or tissues capable of obtaining transformed plants with increased vegetative growth and / or increased plant chlorophyll and carotenoid content. 請求項1又は2に記載の薬剤を用いて形質転換されたことを特徴とする、渇水耐性が向上し、及び/又は栄養成長が増大した、及び/又は植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量が増加した形質転換植物又はその部分。   Improved drought tolerance and / or increased vegetative growth and / or increased plant chlorophyll and carotenoid content, characterized by being transformed with the agent according to claim 1 or 2 A transformed plant or part thereof. 前記形質転換植物又はその部分が、植物個体、種子、植物器官、植物組織、又は植物細胞である、請求項4に記載の形質転換植物又はその部分。   The transformed plant or a part thereof according to claim 4, wherein the transformed plant or a part thereof is a plant individual, a seed, a plant organ, a plant tissue, or a plant cell. RGM1をコードするDNAであって、かつ下記(a)〜(d)の少なくとも1つのDNAを含む組換えDNAを用いて植物を形質転換する工程を含むことを特徴とする、渇水耐性が向上し、及び/又は栄養成長が増大した、及び/又は植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量が増加した形質転換植物の製造方法;
(a)配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、
(b)配列番号1で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA、
(d)配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA。
The method comprises a step of transforming a plant with a recombinant DNA containing RGM1 and containing at least one of the following DNAs (a) to (d): And / or a method of producing a transformed plant with increased vegetative growth and / or increased plant chlorophyll and carotenoid content;
(a) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(b) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(c) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(d) DNA encoding a protein comprising an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
前記組換えDNAが、植物細胞内で発現可能なベクターに組み込まれていることを特徴とする、請求項6に記載の製造方法。   The production method according to claim 6, wherein the recombinant DNA is incorporated into a vector that can be expressed in a plant cell. 請求項6又は7に記載の製造方法により製造された形質転換植物を、さらに、自家受粉、交配法、もしくは細胞融合法によりその子孫を得るか、又は当該形質転換植物の部分を用いてそのクローンを得ることを特徴とする、渇水耐性が向上し、及び/又は栄養成長が増大した、及び/又は植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量が増加した植物の製造方法。   The transformed plant produced by the production method according to claim 6 or 7, further obtaining its progeny by self-pollination, mating method, or cell fusion method, or clone thereof using a part of the transformed plant A process for producing a plant with improved drought tolerance and / or increased vegetative growth and / or increased chlorophyll and carotenoid content of the plant, characterized in that 請求項8に記載の製造方法により得られた形質転換植物の子孫又はその部分。 The offspring of the transformed plant obtained by the manufacturing method of Claim 8, or its part. RGM1をコードするDNAを含む組換えDNAであって、かつ下記(a)〜(d)の少なくとも1つのDNAを含む組換えDNAを用いて植物を形質転換する工程を含むことを特徴とする、植物の渇水耐性の向上、及び/又は栄養成長の増大、及び/又は植物のクロロフィル及びカロテノイドの含量の増加方法;
(a)配列番号1で表される塩基配列からなるDNA、
(b)配列番号1で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
(c)配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA、
(d)配列番号2で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA、
Comprising a step of transforming a plant with a recombinant DNA containing DNA encoding RGM1 and containing at least one of the following DNAs (a) to (d): Methods for improving drought tolerance of plants and / or increasing vegetative growth and / or increasing the chlorophyll and carotenoid content of plants;
(a) DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(b) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1,
(c) DNA encoding a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,
(d) DNA encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2,
前記組換えDNAが、植物細胞内で発現可能なベクターに組み込まれていることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
The method according to claim 10, wherein the recombinant DNA is incorporated into a vector that can be expressed in a plant cell.
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