JP2013513381A - Rice varieties with increased trace element content and their uses - Google Patents

Rice varieties with increased trace element content and their uses Download PDF

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Abstract

イネのOsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の活性化による微量元素の含有量が、野生型に比べて増加した形質転換植物体、及び該形質転換植物体から生成された産物を含有する機能性食品である。  This is a functional food containing a transformed plant in which the content of trace elements by activation of rice OsNAS2 gene or OsNAS3 gene is increased as compared to the wild type, and a product produced from the transformed plant.

Description

本発明は、植物体のOsNAS2遺伝子またはOsNAS2遺伝子の活性化による微量元素の含有量が増加した形質転換植物体、及び前記形質転換植物体から生成された産物を含有する機能性食品に関する。   The present invention relates to a transformed plant in which the content of trace elements is increased by the activation of OsNAS2 gene or OsNAS2 gene in the plant, and a functional food containing a product generated from the transformed plant.

鉄は、地球上に存在する元素のうち、4番目に多くの量を占めているが、植物によって容易に利用できない。なぜならば、土壌で鉄は、ほとんどオキシ水酸化物(oxyhydrate)形態で存在し、溶解度も非常に低いためである。また、全世界土壌の約30%は、塩基性を示す。このような性質を有する土壌で鉄は、溶解度がきわめて低いFe23形態で存在し、植物の生長を困難にさせる(非特許文献1)。このように、鉄の不足は、植物に致命的な影響を及ぼす。特に、鉄の不足は、葉緑素の合成と葉緑体の発達とに影響を及ぼし、植物の生産量を減少させる。 Iron accounts for the fourth largest amount of elements present on Earth, but is not readily available to plants. This is because iron in soil is mostly present in oxyhydrate form and has very low solubility. Moreover, about 30% of the world soil shows basicity. In soil having such properties, iron exists in the form of Fe 2 O 3 with very low solubility, making plant growth difficult (Non-patent Document 1). Thus, the lack of iron has a fatal effect on plants. In particular, iron deficiency affects chlorophyll synthesis and chloroplast development, reducing plant production.

鉄は、ヒトの健康にも重要な意味を有する。鉄は、細胞内のさまざまな機能に必要な必須不可欠な微量の金属元素のうち一つである。世界保健機構(WHO)によれば、全世界人口の30%ほどは、鉄不足による貧血にかかっており、そのほとんどは、開発途上国に集中している。亜鉛の不足は、植物の成長、ストレスに対する耐性及び葉緑素生成を阻害する。また、亜鉛は、ヒトの免疫反応に重要な役割を行い、感染に対する抵抗性を高め、細胞の生長、傷の回復に関与すると知られている。   Iron also has important implications for human health. Iron is one of the indispensable trace metal elements necessary for various functions in cells. According to the World Health Organization (WHO), about 30% of the world's population suffers from anemia due to iron deficiency, most of which is concentrated in developing countries. Zinc deficiency inhibits plant growth, resistance to stress and chlorophyll production. Zinc is also known to play an important role in human immune responses, increase resistance to infection, and participate in cell growth and wound healing.

植物は、2種の方法で鉄不足を克服すると知られている(非特許文献2)。ほとんどの植物は、Fe3+をFe2+に還元させた後で吸収する一方、イネや麦のようなイネ科植物は、鉄が不足するとき、フィトシデオホア(phytosiderophore)という鉄結合物質を土壌に分泌してFe3+を結合させて溶解度を高め、鉄とフィトシデオホアとの複合体(complex)を吸収する。 Plants are known to overcome iron deficiency in two ways (Non-Patent Document 2). Most plants absorb Fe 3+ after reduction to Fe 2+ , while gramineous plants such as rice and wheat, when iron deficiency, puts an iron-binding substance called phytosiderophore in the soil It secretes and binds Fe 3+ to increase solubility and absorb the complex of iron and phytosideophore.

イネは、ヒトにとって重要な主食であり、多量の鉄を含有するイネ品種の開発は、ヒトの健康増進のために重要な意味を有する。従って、遺伝工学によって、鉄が多くのイネ品種を育成することは、伝統的な育種方法の限界を克服し、鉄不足による人類の健康問題を解決するための代案として提示されている(非特許文献3)。   Rice is an important staple food for humans, and the development of rice varieties containing large amounts of iron has important implications for promoting human health. Therefore, the development of many rice varieties of iron by genetic engineering has been presented as an alternative to overcome the limitations of traditional breeding methods and solve human health problems caused by iron deficiency (non-patented) Reference 3).

このような努力の一環として、植物に本来存在する鉄保存蛋白質であるフェリチン(ferritin)の量を増加させて鉄含有量を高める方法が提示された(非特許文献4)。この方法は、豆のフェリチン遺伝子を胚乳特異的発現(endosperm−specific expression)を示すイネのグルテリン(glutelin)プロモーターを利用して形質転換させたものであり、生成されたイネ種子は、対照群に比べて、鉄含有量が3倍増加した(非特許文献5)。また、インゲンマメ(Phaseolus vulgaris)のフェリチン遺伝子をイネ種子で過発現させた結果、鉄含有量が2倍増加した(非特許文献6)。   As a part of such efforts, a method for increasing the iron content by increasing the amount of ferritin, which is an iron storage protein originally present in plants, has been proposed (Non-Patent Document 4). In this method, a bean ferritin gene was transformed using a rice glutelin promoter showing endosperm-specific expression, and the produced rice seeds were used as a control group. In comparison, the iron content increased three times (Non-Patent Document 5). Moreover, as a result of overexpressing the ferritin gene of common bean (Phaseolus vulgaris) in rice seeds, the iron content increased two-fold (Non-patent Document 6).

特許文献1によれば、豆及びイネからフェリチンを発現する遺伝子を分離した後、イネ及びトウモロコシの種子保存蛋白質であるグロブリン、グルテリン及びゼインから分離された胚乳特異プロモーターと結合し、胚乳のみで特異的に発現する発現ベクターを製造し、この発現ベクターで形質転換させ、高濃度の鉄生産能を有したイネについて記述している。しかし、この方法は、イネ以外の作物である豆、トウモロコシなどから由来した遺伝子を利用するものである。   According to Patent Document 1, a ferritin-expressing gene is isolated from beans and rice, and then combined with an endosperm-specific promoter isolated from rice and corn seed storage proteins globulin, glutelin, and zein. An rice expression vector that expresses an expression vector and is transformed with the expression vector and has a high concentration of iron producing ability is described. However, this method utilizes genes derived from crops other than rice such as beans and corn.

特許文献2によれば、ムギネ酸類生合成経路中の酵素であるニコチアナミンアミノ基転移酵素(NAAT:nicotianamine amintransferse)をコーディングする遺伝子をイネ科植物に導入し、鉄吸水性が改善されたイネ科植物を記述している。しかし、この方法は、ニコチアナミンアミノ基転移酵素をコーディングする遺伝子を利用するものである。
特許文献3によれば、ニコチアナミンのケト体を、2’−デオキシムギネ酸に還元する還元酵素をコーディングする遺伝子を導入し、鉄欠乏耐性が強化された植物を製造することを記述している。しかし、この方法は、ニコチアナミンのケト体を2’−デオキシムギネ酸に還元する還元酵素をコーディングする遺伝子を利用したものである。
According to Patent Document 2, a gene encoding nicotianamine aminotransferase (NAAT) which is an enzyme in the biosynthesis pathway of mugineic acids is introduced into a gramineous plant to improve iron water absorption. Is described. However, this method utilizes a gene coding for nicotianamine aminotransferase.
According to Patent Document 3, a gene encoding a reductase that reduces a keto body of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid is introduced to produce a plant with enhanced iron deficiency tolerance. However, this method utilizes a gene encoding a reductase that reduces the keto form of nicotianamine to 2′-deoxymugineic acid.

一方、ニコチアナミン(NA:nicotianamine)は、植物体内に存在する金属元素と結合するキレータ(chelator)であり、金属元素の吸収と恒常性維持とに重要な役割を行う(非特許文献7)。NAは、植物に存在するニコチアナミン合成酵素(NAS:nicotianamine synthase)遺伝子によって、3個のS−アデノシル−L−メチオニン分子から作られる。   On the other hand, nicotianamine (NA) is a chelator that binds to a metal element present in the plant body, and plays an important role in the absorption and homeostasis of the metal element (Non-patent Document 7). NA is made from three S-adenosyl-L-methionine molecules by the nicotianamine synthase (NAS) gene present in plants.

高血圧は、慢性循環器系疾患のうち、発生頻度が最も高い疾患であり、血圧上昇の重要なメカニズムであるレニン−アンジオテンシンシステム(RAS:renin−angiotensin system)で重要な酵素であるアンジオテンシン転換酵素(ACE:angiotensin converting enzyme)は、アンジオテンシンI(AngI:angiotensin I)をアンジオテンシンII(AngII:angiotension II)に転換する酵素であり、転換されたAngIIが血管を収縮させて血圧を上昇させると知られている。従って、高血圧を改善する目的として、ACE阻害剤が開発されて商用されているが、ニコチアナミンがACE阻害剤として作用するということを示すさまざまな報告があった(非特許文献8)。   Hypertension is the most frequently occurring chronic circulatory disease, and angiotensin-converting enzyme (RAS) is an important enzyme in the renin-angiotensin system (RAS), which is an important mechanism for increasing blood pressure. ACE (angiotensin converting enzyme) is an enzyme that converts angiotensin I (AngI: angiotensin I) to angiotensin II (Ang II: angiotension II), and it is known that the converted AngII contracts blood vessels to increase blood pressure. Yes. Therefore, although an ACE inhibitor has been developed and commercialized for the purpose of improving hypertension, there have been various reports showing that nicotianamine acts as an ACE inhibitor (Non-patent Document 8).

本発明者は、イネに本来存在するOsNAS2遺伝子またはOsNAS2遺伝子を活性化させたときの微量元素の含有量が増加するということを明らかにして、本発明を完成した。   The present inventor has clarified that the content of trace elements increases when the OsNAS2 gene or OsNAS2 gene originally present in rice is activated, thereby completing the present invention.

大韓民国登録特許第10−471679号公報Korean Registered Patent No. 10-471679 大韓民国登録特許第10−454083号公報Korean Registered Patent No. 10-454083 大韓民国公開特許第10−2003−84892号公報Korean Published Patent No. 10-2003-84892

Mori,Curr Opin Plant Biol 2:250−253,1999Mori, Curr Opin Plant Biol 2: 250-253, 1999 Marschner et al.,J.Plant Nutr 9:3−7,1986Marschner et al., J.A. Plant Nutr 9: 3-7, 1986 Qu et al.,Planta 222:225−233,2005Qu et al., Planta 222: 225-233, 2005 Theil et al.,Annu Rev Biochem 56:289−315,1997Theil et al., Annu Rev Biochem 56: 289-315, 1997 Goto et al.,Nat Biotech 17:282−286,1999Goto et al., Nat Biotech 17: 282-286, 1999 Lucca et al.,Theor Appl Genet 102:392−397,2001Lucca et al., Theor Appl Genet 102: 392-397, 2001 Douchkov et al.,Plant Cell Environ 28:365−374,2005Douchkov et al., Plant Cell Environ 28: 365-374, 2005 Usuda et al.,Plant Biotech J 7:87−95,2009Usuda et al., Plant Biotech J 7: 87-95, 2009

本発明は、植物体自体に存在する遺伝子の活性化による微量元素の含有量が、野生型に比べて増加した形質転換植物体、及び前記形質転換植物体から生成された産物を含有する機能性食品を提供するものである。   The present invention provides a transformed plant in which the content of a trace element due to activation of a gene present in the plant itself is increased compared to a wild type, and a functionality containing a product generated from the transformed plant. It provides food.

本発明の例示的具体例は、微量元素の含有量が増加した植物体を提供する。
本発明の他の例示的具体例は、前記の本発明の例示的具体例による植物体を、鉄及び亜鉛から構成される群から選択された一つ以上が不足した条件で生育させる段階を含む、植物体を生育させる方法を提供する。
本発明の他の例示的具体例は、前記の本発明の例示的具体例による植物体を、過量の重金属が存在する条件で生育させる段階を含む、植物体を生育させる方法を提供する。
本発明の他の例示的具体例は、前記植物体を含むか、あるいはそれから生成された産物を含有する機能性食品を提供する。
本発明の他の例示的具体例は、前記植物体を含むか、あるいはそれから生成された産物を含有する薬学的組成物を提供する。
本発明の他の例示的具体例は、微量元素含有量が増加した植物体を製造する方法を提供する。
本発明の他の例示的具体例は、前記のような植物体を高いpH条件で生育させる段階を含む、植物体を生育させる方法を提供する。
Exemplary embodiments of the present invention provide plants with increased trace element content.
Another exemplary embodiment of the present invention includes a step of growing a plant according to the above-described exemplary embodiment of the present invention under a condition in which one or more selected from the group consisting of iron and zinc is deficient. A method for growing a plant body is provided.
Another exemplary embodiment of the present invention provides a method for growing a plant body comprising the step of growing the plant body according to the above-described exemplary embodiment of the present invention in a condition where an excessive amount of heavy metal is present.
Another exemplary embodiment of the present invention provides a functional food containing the plant or containing a product produced therefrom.
Another exemplary embodiment of the present invention provides a pharmaceutical composition comprising a product comprising or produced from said plant.
Another exemplary embodiment of the present invention provides a method for producing a plant with increased trace element content.
Another exemplary embodiment of the present invention provides a method for growing a plant comprising the step of growing the plant as described above under high pH conditions.

本発明の一具体例による植物体によれば、野生型(WT)に比べて増加した微量元素の含有量を有することができる。
また、本発明の一具体例による機能性食品によれば、野生型(WT)に比べて増加した微量元素の含有量を有しており、高い農業的及び栄養学的な利益を有することができる。
また、本発明の一具体例による微量元素含有量が増加した植物体を製造する方法によれば、微量元素含有量が増加した植物体を効果的に製造することができる。
また、本発明の一具体例による植物体を生育させる方法によれば、植物体を、鉄または亜鉛のような重金属が不足した量で含まれた生育条件、または銅、亜鉛またはニッケルのような重金属が過量に含まれた生育条件で植物体を生育させることができる。
According to the plant according to an embodiment of the present invention, it can have an increased trace element content as compared to the wild type (WT).
In addition, according to the functional food according to an embodiment of the present invention, it has an increased trace element content compared to the wild type (WT), and has high agricultural and nutritional benefits. it can.
Moreover, according to the method for producing a plant body having an increased trace element content according to an embodiment of the present invention, a plant body having an increased trace element content can be produced effectively.
In addition, according to the method for growing a plant according to an embodiment of the present invention, the plant is grown under growth conditions containing an amount lacking heavy metals such as iron or zinc, or copper, zinc or nickel. Plants can be grown under growth conditions containing heavy metals in excess.

T−DNAが挿入されたDNA構造体の一形態を示した図面である。1 is a drawing showing an embodiment of a DNA structure into which T-DNA is inserted. MS培地にそれぞれ0,1,10,500μM Fe(III)−EDTAを添加した培地で、7日間育ったイネの葉または根で、OsNAS2遺伝子の発現様相を定量的リアルタイムRT−PCRを利用して分析したグラフである。The expression pattern of OsNAS2 gene in rice leaves or roots grown for 7 days with 0,1,10,500 μM Fe (III) -EDTA added to MS medium, respectively, using quantitative real-time RT-PCR It is the analyzed graph. イネ種子を100μM Fe(III)−EDTAを添加していないMS培地で7日間育てた後、100μM Fe(III)−EDTAを添加した培地に移して生育させた後、一定の時間に、イネの葉及び根から抽出したRNAから、OsNAS2の発現を測定した結果である。Rice seeds were grown for 7 days in MS medium without addition of 100 μM Fe (III) -EDTA, then transferred to medium supplemented with 100 μM Fe (III) -EDTA, and grown at a certain time. It is the result of measuring the expression of OsNAS2 from RNA extracted from leaves and roots. OsNAS2−D1及びその野生型(WT)について、OsNAS2の発現量を比較したグラフである。It is the graph which compared the expression level of OsNAS2 about OsNAS2-D1 and its wild type (WT). 鉄及び亜鉛をいずれも含むMS固体培地(MS)、鉄を含有しないMS固体培地(Fe−)、亜鉛を含有しないMS固体培地(Zn−)で育てた野生型(WT)及びOsNAS2−D1の表現型である。MS solid medium (MS) containing both iron and zinc, MS solid medium containing no iron (Fe-), wild type (WT) grown on MS solid medium containing no zinc (Zn-) and OsNAS2-D1 It is a phenotype. pH8.5に合わせたMS培地(MS/pH8.5)、pH8.5であって、鉄を含有しないMS培地(Fe−/pH8.5)で生育させた野生型(WT)及びOsNAS2−D1の表現型及び伸長を示した図面である。MS medium adjusted to pH 8.5 (MS / pH 8.5), wild type (WT) and OsNAS2-D1 grown on MS medium (Fe− / pH 8.5) containing 8.5 and no iron FIG. 過量の亜鉛(5mM)、銅(0.3mM)またはニッケル(0.5mM)が添加されたそれぞれの固体MS培地で育てた野生型(WT)及びOsNAS2−D1の表現型である。Wild type (WT) and OsNAS2-D1 phenotypes grown in respective solid MS media supplemented with excess amounts of zinc (5 mM), copper (0.3 mM) or nickel (0.5 mM). T−DNAが挿入されたDNA構造体の一形態を示した図面である。1 is a drawing showing an embodiment of a DNA structure into which T-DNA is inserted. MS培地及びMS培地で、Fe、Zn、CuまたはMnを含まない培地で育ったイネの葉または根で、OsNAS1遺伝子の発現様相を定量的リアルタイムRT−PCRを利用して分析したグラフである。It is the graph which analyzed the expression aspect of OsNAS1 gene using the quantitative real-time RT-PCR in the leaf or root of the rice grown on the culture medium which does not contain Fe, Zn, Cu, or Mn in MS culture medium and MS culture medium. MS培地及びMS培地で、Fe、Zn、CuまたはMnを含まない培地で育ったイネの葉または根で、OsNAS2遺伝子の発現様相を定量的リアルタイムRT−PCRを利用して分析したグラフである。It is the graph which analyzed the expression aspect of OsNAS2 gene using the quantitative real-time RT-PCR in the leaf or root of the rice grown on the culture medium which does not contain Fe, Zn, Cu, or Mn in MS culture medium and MS culture medium. MS培地及びMS培地で、Fe、Zn、CuまたはMnを含まない培地で育ったイネの葉または根で、OsNAS3遺伝子の発現様相を定量的リアルタイムRT−PCRを利用して分析したグラフである。It is the graph which analyzed the expression aspect of OsNAS3 gene using the quantitative real-time RT-PCR in the leaf or root of the rice grown on the culture medium which does not contain Fe, Zn, Cu, or Mn in MS culture medium. OsNAS3−D1及びとその野生型(WT)、OsNAS3−D2及びその野生型(WT)で、OsNAS3の発現量を比較したグラフである。It is the graph which compared the expression level of OsNAS3-D1 and its wild type (WT), OsNAS3-D2 and its wild type (WT). 鉄及び亜鉛をいずれも含有するMS固体培地(MS)、鉄を含有しないMS固体培地(Fe−)、亜鉛を含有しないMS固体培地(Zn)で育てた野生型(WT)及びOsNAS3−D1の表現型及び白化現象を知るための葉を示したイメージである。MS solid medium (MS) containing both iron and zinc, MS solid medium (Fe-) not containing iron, wild type (WT) and OsNAS3-D1 grown in MS solid medium (Zn) not containing zinc It is an image showing leaves for knowing phenotype and whitening phenomenon. 過量の亜鉛(5mM)、銅(0.3mM)またはニッケル(0.5mM)が添加されたそれぞれの固体MS培地で育てた野生型(WT)とOsNAS3−D1との表現型及び伸長を示した図面である。OsNAS3-D1 showed phenotype and elongation of wild-type (WT) grown on each solid MS medium supplemented with excessive amounts of zinc (5 mM), copper (0.3 mM) or nickel (0.5 mM) It is a drawing. pH8.5に合わせたMS培地(MS/pH8.5)、pH8.5であって鉄を含有しないMS培地(Fe−/pH8.5)で育てた野生型(WT)とOsNAS3−D1との表現型及び伸長を示した図面である。MS medium adjusted to pH 8.5 (MS / pH 8.5), wild type (WT) grown on MS medium (Fe− / pH 8.5) containing 8.5 and iron and OsNAS3-D1 2 is a drawing showing a phenotype and elongation.

本発明の例示的具体例は、微量元素の含有量が増加した植物体を提供する。
前記植物体は、鉄、亜鉛及び銅から選択される一つ以上の金属含有量が野生型植物体に比べて増加しているものであってもよい。例えば、前記植物体は、鉄及び/または亜鉛が野生型植物体に比べて増加しているものであってもよい。前記金属含有量の増加した程度は、10%以上、20%以上、30%以上、50%以上または70%以上であってもよい。
Exemplary embodiments of the present invention provide plants with increased trace element content.
The plant body may be one in which the content of one or more metals selected from iron, zinc, and copper is increased compared to a wild-type plant body. For example, the plant may be one in which iron and / or zinc is increased as compared to a wild-type plant. The degree of increase in the metal content may be 10% or more, 20% or more, 30% or more, 50% or more, or 70% or more.

前記植物体は、OsNAS2遺伝子またはOsNAS2遺伝子の発現が増加しているものであってもよい。前記OsNAS2遺伝子は、配列番号2(GenBank許可番号:AB023818)のアミノ酸配列を有するポリペプチドをコーディングする遺伝子であってもよい。例えば、前記遺伝子は、配列番号1のヌクレオチド配列を有するものであってもよい。しかし、前記OsNAS2遺伝子は、OsNAS2蛋白質活性を有するポリペプチドをコーディングするものであれば、いずれのものでも含まれる。例えば、OsNAS2蛋白質活性を有する、前記配列番号2のような蛋白質の変異体が含まれてもよいが、それらの例に限定されるものではない。前記OsNAS3遺伝子は、配列番号11(GenBank許可番号:AB023819)のアミノ酸配列を有するポリペプチドをコーディングする遺伝子であってもよい。例えば、前記遺伝子は、配列番号10のヌクレオチド配列を有するものであってもよい。しかし、前記OsNAS3遺伝子は、OsNAS3蛋白質活性を有するポリペプチドをコーディングするものであれば、いずれも含まれる。例えば、OsNAS3蛋白質活性を有する、前記配列番号11のような蛋白質の変異体が含まれてもよいが、それらの例に限定されるものではない。   The plant body may be one in which expression of the OsNAS2 gene or the OsNAS2 gene is increased. The OsNAS2 gene may be a gene encoding a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (GenBank permission number: AB023818). For example, the gene may have the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. However, the OsNAS2 gene includes any gene that encodes a polypeptide having OsNAS2 protein activity. For example, a variant of the protein such as SEQ ID NO: 2 having OsNAS2 protein activity may be included, but is not limited thereto. The OsNAS3 gene may be a gene encoding a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11 (GenBank permission number: AB023819). For example, the gene may have the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 10. However, the OsNAS3 gene includes any gene that encodes a polypeptide having OsNAS3 protein activity. For example, a mutant of the protein such as SEQ ID NO: 11 having OsNAS3 protein activity may be included, but is not limited to these examples.

前記植物体は、単子葉植物であってもよい。例えば、イネ、麦及びトウモロコシである。前記植物体は、植物体全体、根、葉、種子及び前記植物体から分離された細胞であってもよい。また、前記植物体には、植物体から生産された種子も含まれる。   The plant body may be a monocotyledonous plant. For example, rice, wheat and corn. The plant body may be the whole plant body, roots, leaves, seeds, and cells isolated from the plant body. The plant body also includes seeds produced from the plant body.

前記植物体において、OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の発現を増加させることは、細胞内に存在する内在的遺伝子の発現を増加させることと関連した分野で公知の任意方法によってなされたものであってもよい。例えば、トランスポーザブル要素(TE:transposable element)や、T−DNAのような挿入要素(insertion element)を植物体のゲノム内に導入する挿入突然変異法が使われてもよい。挿入突然変異法は、挿入された要素が遺伝子確認のためのタグ(tag)として作用するという利点がある。また、変形された挿入突然変異法が使われてもよい。変形された挿入突然変異法の一例は、前記タグされる遺伝子と、β−グルクロニダーゼ(GUS)または緑色蛍光蛋白質(GFP)のようなリポーター遺伝子とを融合させることを含む遺伝子捕獲システム(gene trap system)である。このシステムによれば、発現様相に基づいて、遺伝子を確認することができる。プロモーターのないリポーターの挿入は、正常遺伝子機能を破壊するだけではなく、挿入されたリポーター遺伝子の方向が合えば、リポーターが発現され、挿入された遺伝子の発現を反映するので、有用なプロモーター分離も可能である。変形された挿入突然変異法の他の例は、活性化タグシステム(activation tagging system)である。このシステムは、マルチマー化されたCaMV 35Sエンハンサーを含むT−DNAまたはTE(transposable element)を使用する。エンハンサーは、方向に関係なく、コーディング領域から相当な距離でも機能を果たすために、隣接する遺伝子の転写活性化を引き起こし、優性機能獲得突然変異体(dominant gain-of-function mutations)を形成させることができる。前記方法によって形成された突然変異体のうち、OsNAS2遺伝子の発現の増加した個体を選抜することによって、前記植物体を得ることができる(Jung et al.,Plant Physiology 130:1636−1644)。前記CaMV 35Sエンハンサーは、例えば、配列番号12のヌクレオチド配列を有するものであってもよい。前記植物体は、例えば、前記OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の発現を増加させるために、エンハンサーの導入されたもの、または前記遺伝子のコピー数が増幅されたものであってもよい。前記エンハンサーの例としては、CaMV 35Sエンハンサー(Cauliflower mosaic virus 35S enhancer)またはそれらの連結体(例えば、4個の連結体)であって、それらエンハンサーは、ベクター、例えば、pGA2715(Jung et al.,Plant Physiology 130:1636−1644)及びpGA2772(Jung et al.,Plant J 45:123−132,2006)のような活性化タグベクター(activation tagging vector)によって、植物体のゲノム内に導入されるものであってもよい。前記エンハンサーは、選択されたエンハンサーの特性によって、前記OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子と適切な位置に配置されてもよい。例えば、前記OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の5’,3’または5’及び3’の末端に隣接(flank)したり、離隔されて位置しうる。例えば、前記エンハンサーは、CaMV 35Sエンハンサーであり、前記OsNAS2遺伝子の下流(downstream)、例えば、遺伝子の中止コードンからの下流に約10kb以内、例えば、約2.06kbに導入されたものであってもよい。また、前記エンハンサーは、CaMV 35Sエンハンサーであり、前記OsNAS2遺伝子の上流(upstream)、例えば、遺伝子の開始コードンから上流に約10kb以内、例えば、約2.06kbに導入されたものであってもよい。例えば、前記エンハンサーは、CaMV 35Sエンハンサーであり、前記OsNAS3遺伝子の下流(downstream)、例えば、遺伝子の中止コードンからの下流に10kb以内、例えば、1.5kb及び/または1.9kbに導入されたものであってもよい。また、前記エンハンサーは、CaMV 35Sエンハンサーであり、前記OsNAS3遺伝子の上流(upstream)、例えば、遺伝子の開始コードンから上流に10kb以内、例えば、1.5kb及び/または1.9kbに導入されたものであってもよい。前記エンハンサーは、単独または複数個が連結しているものであってもよい。例えば、前記エンハンサーは、4個コピーのCaMV 35Sエンハンサーが連続して連結されているものであってもよい。   In the plant body, increasing the expression of the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene may be performed by any method known in the field related to increasing the expression of an endogenous gene present in a cell. . For example, a transposable element (TE) or an insertion mutation method that introduces an insertion element such as T-DNA into the genome of a plant may be used. The insertion mutation method has an advantage that the inserted element acts as a tag for gene confirmation. A modified insertion mutation method may also be used. An example of a modified insertion mutation method is a gene trap system that comprises fusing the tagged gene with a reporter gene such as β-glucuronidase (GUS) or green fluorescent protein (GFP). ). According to this system, the gene can be confirmed based on the expression aspect. Insertion of a reporter without a promoter not only disrupts normal gene function, but if the direction of the inserted reporter gene is matched, the reporter is expressed and reflects the expression of the inserted gene, so that useful promoter separation is also possible. Is possible. Another example of a modified insertion mutagenesis is the activation tagging system. This system uses T-DNA or TE (transposable element) containing a multimerized CaMV 35S enhancer. Enhancers, regardless of orientation, can function at significant distances from the coding region, causing transcriptional activation of adjacent genes and the formation of dominant gain-of-function mutations. Can do. The plant body can be obtained by selecting individuals with increased expression of the OsNAS2 gene among the mutants formed by the above method (Jung et al., Plant Physiology 130: 1636-1644). The CaMV 35S enhancer may have, for example, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12. The plant may be, for example, an enhancer-introduced one or an amplified copy number of the gene in order to increase the expression of the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene. Examples of the enhancer include a CaMV 35S enhancer (Cauliflower mosaic virus 35S enhancer) or a ligated product thereof (for example, 4 ligated products), and the enhancer is a vector such as pGA2715 (Jung et al., Those introduced into the genome of the plant by activation tagging vectors such as Plant Physiology 130: 1636-1644) and pGA2772 (Jung et al., Plant J 45: 123-132, 2006) It may be. The enhancer may be placed at an appropriate position with the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene depending on the characteristics of the selected enhancer. For example, the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene may be located adjacent to the 5 ′, 3 ′ or 5 ′ and 3 ′ ends of the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene. For example, the enhancer is a CaMV 35S enhancer, and may be introduced within about 10 kb, for example, about 2.06 kb downstream of the OsNAS2 gene, for example, downstream from the gene stop codon. Good. The enhancer is a CaMV 35S enhancer, and may be introduced upstream of the OsNAS2 gene, for example, within about 10 kb, for example, about 2.06 kb upstream from the start codon of the gene. . For example, the enhancer is a CaMV 35S enhancer, which is introduced within 10 kb, for example, 1.5 kb and / or 1.9 kb downstream of the OsNAS3 gene, for example, downstream from the gene termination codon. It may be. The enhancer is a CaMV 35S enhancer, and is introduced upstream of the OsNAS3 gene, for example, within 10 kb, for example, 1.5 kb and / or 1.9 kb upstream from the start codon of the gene. There may be. The enhancer may be a single enhancer or a combination of multiple enhancers. For example, the enhancer may be a concatenation of four copies of CaMV 35S enhancer.

植物体に、外来核酸構造体、例えば、エンハンサーを導入する方法は、公知である。例えば、前記構造体の導入は、アグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)Tiプラスミド、電気穿孔(electroporation)及び衝撃法(bombardment)を介して導入されてもよい。また、植物体に外来核酸構造体を導入することは、特定の位置に位置特異的に導入したり、ランダムに導入した後、特定の形質を有する植物体を選抜することによってなされてもよい。   Methods for introducing a foreign nucleic acid structure, such as an enhancer, into a plant body are known. For example, the structure may be introduced via an Agrobacterium tumefaciens Ti plasmid, electroporation and bombardment. In addition, the introduction of a foreign nucleic acid structure into a plant may be performed by introducing a site-specifically at a specific position or by randomly introducing a plant having a specific trait after introduction at random.

前記植物体の一例は、種子受託番号:KACC 98008P、種子受託番号:KACC 98004PまたはKACC 98005Pで寄託されたイネであってもよい。前記植物体の他の例は、種子受託番号KCTC 11597BPで寄託されたOsNAS2−D1イネ(Oryza sativa)、または種子受託番号KCTC 11598BPで寄託されたOsNAS3−D1イネ(Oryza sativa)であってもよい。前記イネは、鉄及び亜鉛の含有量が野生型イネに比べて増加している。また、前記イネは、亜鉛、銅またはニッケルが増加した条件で、耐性を有して生育可能である。   An example of the plant body may be rice deposited under a seed accession number: KACC 98008P, a seed accession number: KACC 98004P or KACC 98005P. Another example of the plant may be OsNAS2-D1 rice (Oryza sativa) deposited under seed deposit number KCTC 11597BP, or OsNAS3-D1 rice (Oryza sativa) deposited under seed deposit number KCTC 11598BP. . The rice has an increased iron and zinc content compared to wild-type rice. In addition, the rice can grow with resistance under conditions where zinc, copper or nickel is increased.

本発明の他の例示的具体例は、重金属に対して耐性を有する植物体を提供する。前記植物体については、前記の通りである。前記重金属は、亜鉛、銅及びニッケルから選択される一つ以上であってもよい。前記耐性の程度は、5mM以上の亜鉛、0.3mM以上の銅または0.5mM以上のニッケルで生育しうるものであってもよい。   Other exemplary embodiments of the present invention provide plants that are resistant to heavy metals. The plant body is as described above. The heavy metal may be one or more selected from zinc, copper and nickel. The degree of tolerance may be one that can grow with 5 mM or more zinc, 0.3 mM or more copper, or 0.5 mM or more nickel.

本発明の他の例示的具体例は、前記の本発明の例示的具体例による植物体を、鉄及び亜鉛から構成される群から選択された一つ以上が不足した条件で生育させる段階を含む、植物体を生育させる方法を提供する。前記鉄及び亜鉛の濃度は、例えば、鉄及び亜鉛が含まれていないMS培地、またはそれと類似した条件で培養するものであってもよい。   Another exemplary embodiment of the present invention includes a step of growing a plant according to the above-described exemplary embodiment of the present invention under a condition in which one or more selected from the group consisting of iron and zinc is deficient. A method for growing a plant body is provided. The concentration of iron and zinc may be, for example, a culture medium containing no iron and zinc, or cultured under similar conditions.

本発明の他の例示的具体例は、前記の本発明の例示的具体例による植物体を過量の重金属が存在する条件で生育させる段階を含む、植物体を生育させる方法を提供する。前記重金属は、5mM以上の亜鉛、0.3mM以上の銅または0.5mM以上のニッケルであってもよい。   Another exemplary embodiment of the present invention provides a method of growing a plant body comprising the step of growing the plant body according to the above-described exemplary embodiment of the present invention in a condition where an excessive amount of heavy metal is present. The heavy metal may be 5 mM or more zinc, 0.3 mM or more copper, or 0.5 mM or more nickel.

本発明の他の例示的具体例は、前記植物体を含むか、あるいはそれから生成された産物を含有する機能性食品を提供する。前記機能性食品は、鉄、亜鉛及び銅から選択された一つ以上が増加しているものである。前記機能性食品は、前記植物体の種子、例えば、コメを含むか、あるいはそれから加工された産物であってもよい。   Another exemplary embodiment of the present invention provides a functional food containing the plant or containing a product produced therefrom. In the functional food, one or more selected from iron, zinc and copper is increased. The functional food may be a product containing or processed from seeds of the plant body, for example, rice.

本発明の他の例示的具体例は、前記植物体を含むか、あるいはそれから生成された産物を含有する薬学的組成物を提供する。前記植物体は、根、葉、茎、種及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるものであってもよい。また、前記産物は根、葉、茎、種及びそれらの組み合わせからなる群から選択される植物体を加工して得られるものであってもよい。例えば、前記植物体を物理的または化学的に処理して得られるものであってもよい。例えば、前記産物は、前記植物体を蒸熟、粉砕、抽出、分離精製及びそれらの組み合わせから選択される一つ以上の過程を経て得られるものであってもよい。   Another exemplary embodiment of the present invention provides a pharmaceutical composition comprising a product comprising or produced from said plant. The plant may be selected from the group consisting of roots, leaves, stems, seeds, and combinations thereof. The product may be obtained by processing a plant selected from the group consisting of roots, leaves, stems, seeds and combinations thereof. For example, it may be obtained by physically or chemically treating the plant body. For example, the product may be obtained through one or more processes selected from maturation, pulverization, extraction, separation and purification, and combinations thereof.

前記薬学的組成物は、薬学的に許容可能な希釈剤または担体を含んでもよい。前記担体または希釈剤は、当業界に公知の任意の担体であってもよい。前記担体または希釈剤は、一般的な賦形剤、崩壊剤、結合剤、滑沢剤のうち、1種または2種以上を選択的に使用することができる。例えば、前記組成物を錠剤あるいは硬質カプセル剤などの固形剤形に製造する場合、賦形剤として、非晶質セルロース、乳糖、低置換度ヒドロキシセルロースなどが使われ、崩壊剤として、澱粉グルコール酸ナトリウム、無水リン酸一水素カルシウムなどが使われてもよい。結合剤としては、ポリビニルピロリドン、低置換度ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどが使われる、滑沢剤としては、ステアリン酸マグネシウム、二酸化ケイ素、タルクなどから選択して使用することができる。   The pharmaceutical composition may include a pharmaceutically acceptable diluent or carrier. The carrier or diluent may be any carrier known in the art. As the carrier or diluent, one or more of general excipients, disintegrants, binders, and lubricants can be selectively used. For example, when the composition is produced into a solid dosage form such as a tablet or a hard capsule, amorphous cellulose, lactose, low-substituted hydroxycellulose, etc. are used as excipients, and starch glycolic acid is used as a disintegrant. Sodium, anhydrous calcium monohydrogen phosphate, etc. may be used. As the binder, polyvinyl pyrrolidone, low-substituted hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl cellulose or the like is used. As the lubricant, magnesium stearate, silicon dioxide, talc or the like can be selected and used.

前記組成物は、顆粒剤、散剤、液剤、錠剤、カプセル剤または乾燥シロップ剤などの経口用製剤、または注射剤などの非経口用剤形に製剤化可能であるが、かような剤形に限定されるものではない。望ましくは、前記組成物は、顆粒、錠剤またはカプセル剤の形態であるか、あるいは液剤または注射剤の形態である。   The composition can be formulated into oral preparations such as granules, powders, liquids, tablets, capsules or dry syrups, or parenteral dosage forms such as injections. It is not limited. Desirably, the composition is in the form of granules, tablets or capsules, or in the form of a solution or injection.

前記組成物で使われる前記植物体またはその産物の治療学的に有効な量は、前記植物体中の微量元素の含有量、及びそれを必要とする個体の年齢、性別、疾病の軽重及び体重などの状況を判断して、当業者が容易に決定することができる。例えば、前記植物体または産物がコメである場合、前記量は、一日100gないし500g、例えば、100gないし400g、100gないし300g、200gないし300g、または150ないし300gである。   The therapeutically effective amount of the plant or product thereof used in the composition is the content of trace elements in the plant and the age, sex, disease weight and weight of the individual in need thereof. The situation can be easily determined by those skilled in the art. For example, when the plant or product is rice, the amount is 100 g to 500 g per day, for example, 100 g to 400 g, 100 g to 300 g, 200 g to 300 g, or 150 to 300 g.

前記組成物は、経口または非経口で投与可能である。例えば、前記組成物は、経口、例えば、一般的な食事を介して経口的に投与可能である。また、前記投与は、1日1回または数回に分けて投与可能である。   The composition can be administered orally or parenterally. For example, the composition can be administered orally, eg, orally via a common meal. In addition, the administration can be performed once or divided into several times a day.

前記組成物は、鉄、亜鉛、銅及びそれらの組み合わせから選択される物質の不足によって引き起こされる疾病を治療するためのものであってもよい。前記疾病は、鉄欠乏症状であってもよい。前記鉄欠乏症状は、例えば、貧血(anemia)、疲労(fatigue)、蒼白(pallor)、毛髪損傷(hair loss)、易刺激性(irritability)、弱気(weakness)、異食症(pica)、手足の爪割れ(brittle or grooved nails)、プランマー・ヴィンソン症候群(Plummer-Vinson syndrome)及び損傷された免疫機能(impaired immune function)を含む。前記疾病は、亜鉛欠乏(zinc deficiency)によって引き起こされる症状を含む。前記疾病は、低亜鉛血症(hypozincemia)でもある。低亜鉛血症は、代謝要求に必要な亜鉛が十分ではない状態をいう。亜鉛欠乏症状は、毛髪損傷、皮膚損傷(skin lesion)、下痢、体組織の減退(wasting of body tissue)である。腸性肢端皮膚炎(acrodermatitis enteropathica)、拒食症(anorexia)、認知機能及び運動機能の喪失(cognitive and motor function impairment)及び無月経症(dysmenorrhea)を含む。前記疾病は、銅欠乏によって引き起こされる疾病である。銅欠乏は、貧血症(syndrome of anemia)または汎血球減少症(pancytopenia)、神経退化(neurodegeration)、メンケス病(Menkes disease)、痙縮(spasticity)、調和運動不能(ataxia)及び神経障害(neuropathy)である。
本発明の他の例示的具体例は、微量元素含有量が増加した植物体を製造する方法を提供する。
The composition may be for treating a disease caused by a deficiency of a substance selected from iron, zinc, copper and combinations thereof. The disease may be iron deficiency symptoms. The iron deficiency symptoms include, for example, anemia, fatigue, pallor, hair loss, irritability, weakness, phagocytosis (pica), limbs Includes brittle or grooved nails, Plummer-Vinson syndrome and impaired immune function. The disease includes symptoms caused by zinc deficiency. The disease is also hypozincemia. Hypozincemia refers to a condition where there is not enough zinc necessary for metabolic demand. Zinc deficiency symptoms are hair damage, skin lesions, diarrhea, wasting of body tissue. Includes acrodermatitis enteropathica, anorexia, cognitive and motor function impairment, and dysmenorrhea. The disease is a disease caused by copper deficiency. Copper deficiency can be an syndrome of anemia or pancytopenia, neurodegeration, Menkes disease, spasticity, ataxia and neuropathy It is.
Another exemplary embodiment of the present invention provides a method for producing a plant with increased trace element content.

前記方法の一例は、外来エンハンサーを含む構造体を植物体に導入し、OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の発現が増加した植物体を得る段階を含む。エンハンサー、植物体、前記構造体を植物体に導入する方法、及びOsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子については、前記の通りである。前記OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の発現が増加したか否かは、当業界に公知の方法によってなされてもよい。例えば、直接的な酵素活性測定、核酸増幅方法によるOsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子のmRNA水準の測定、または発現された蛋白質の量を測定することによってなされる。前記核酸増幅方法には、RT−PCRなどを含んだPCRが含まれる。前記蛋白質の量測定には、ELISA、ウェスタンブロッティングのような免疫学的方法が使われてもよい。前記方法は、前記OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の発現が増加するか否かということと共に、鉄、亜鉛及び銅から選択された一つ以上が野生型に比べて増加したか否かを決定する段階をさらに含んでもよい。鉄及び/または亜鉛の含有量を測定する方法は、公知である。   An example of the method includes a step of introducing a structure containing a foreign enhancer into a plant body to obtain a plant body in which expression of the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene is increased. The enhancer, the plant body, the method for introducing the structure into the plant body, and the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene are as described above. Whether the expression of the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene is increased may be determined by a method known in the art. For example, direct enzyme activity measurement, measurement of mRNA level of OsNAS2 gene or OsNAS3 gene by a nucleic acid amplification method, or measurement of the amount of expressed protein is performed. The nucleic acid amplification method includes PCR including RT-PCR. An immunological method such as ELISA or Western blotting may be used to measure the amount of the protein. The method includes determining whether the expression of the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene is increased and determining whether one or more selected from iron, zinc, and copper are increased compared to the wild type. Further, it may be included. Methods for measuring the iron and / or zinc content are known.

例えば、前記方法は、花キャベツモザイクウイルスのプロモーターから由来した35Sエンハンサーが挿入されたTiプラスミドを植物体導入する段階と、前記35SエンハンサーがOsNAS2活性またはOsNAS3活性をコーディングする遺伝子の上流及び下流のうち、一つ以上の位置に挿入された植物体を選抜する段階と、を含むものである。
前記Tiプラスミドは、アグロバクテリウム・ツメファシエンスに含まれた円形プラスミドであり、植物体に遺伝物質を導入するために使われる。前記35SエンハンサーをTiプラスミドに導入することは、適切な制限酵素及びリガーゼなどを使用して、当業者が容易に製造することができる。前記35Sエンハンサーは、TiプラスミドのT−DNAの左側及び/または右側の境界(border)に位置しうる。前記35Sエンハンサーは、一つ以上、例えば、4個が隣接しているものであってもよい。例えば、pGA2715ベクターまたはpGA2772ベクターによって挿入されてもよい。前記Tiプラスミドを植物体に導入することは、Tiプラスミドをアグロバクテリウム・ツメファシエンスに導入し、Tiプラスミドが導入されたアグロバクテリウム・ツメファシエンスを植物体に感染させることによって、なされてもよい。一般的に、TiプラスミドのT−DNA領域が植物体の染色体に挿入される。
For example, the method includes the step of introducing a Ti plasmid into which a 35S enhancer derived from a promoter of flower cabbage mosaic virus is inserted, and upstream and downstream of a gene encoding the OsNAS2 activity or OsNAS3 activity. Selecting a plant inserted in one or more positions.
The Ti plasmid is a circular plasmid contained in Agrobacterium tumefaciens, and is used to introduce genetic material into a plant body. The introduction of the 35S enhancer into the Ti plasmid can be easily produced by those skilled in the art using appropriate restriction enzymes and ligases. The 35S enhancer can be located at the left and / or right border of the T-DNA of the Ti plasmid. One or more, for example, four of the 35S enhancers may be adjacent. For example, it may be inserted by a pGA2715 vector or a pGA2772 vector. The introduction of the Ti plasmid into a plant may be performed by introducing the Ti plasmid into Agrobacterium tumefaciens and infecting the plant with Agrobacterium tumefaciens into which the Ti plasmid has been introduced. Generally, the T-DNA region of the Ti plasmid is inserted into the plant chromosome.

前記方法は、前記35SエンハンサーがOsNAS2活性またはOsNAS3活性をコーディングする遺伝子の上流及び下流のうち、一つ以上の位置に挿入された植物体を選抜する段階を含む。「OsNAS2活性」とは、3分子のS−アデノシル−L−メチオニンを、3 S−メチル−5’−チオアデノシン+ニコチアナミンに転換させたり、あるいはその逆に転換させる反応を触媒する活性を意味する。望ましくは、前記OsNAS2活性は、配列番号2のアミノ酸配列を有する蛋白質によるものであってもよい。前記OsNAS2活性をコーディングする遺伝子には、配列番号2のアミノ酸配列を有する蛋白質をコーディングする遺伝子、例えば、配列番号1のヌクレオチド配列を有するものであってもよい。前記35Sエンハンサーが、OsNAS2をコーディングする遺伝子の上流及び下流のうち一つ以上の位置に挿入されたか否かということは、配列分析または核酸増幅によってなされてもよい。前記植物体は、望ましくは、イネ(oryza sativa)である。例えば、前記35Sエンハンサーは、OsNAS2活性をコーディングする配列番号1の塩基配列の下流約2.06kbに挿入されてもよい。   The method includes a step of selecting a plant in which the 35S enhancer is inserted at one or more positions among upstream and downstream of a gene encoding OsNAS2 activity or OsNAS3 activity. “OsNAS2 activity” means an activity that catalyzes a reaction of converting three molecules of S-adenosyl-L-methionine to 3 S-methyl-5′-thioadenosine + nicotianamine or vice versa. . Desirably, the OsNAS2 activity may be due to a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. The gene encoding the OsNAS2 activity may be a gene encoding a protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, for example, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. Whether the 35S enhancer has been inserted at one or more positions upstream and downstream of the gene encoding OsNAS2 may be determined by sequence analysis or nucleic acid amplification. The plant body is preferably rice (oryza sativa). For example, the 35S enhancer may be inserted about 2.06 kb downstream of the base sequence of SEQ ID NO: 1 encoding OsNAS2 activity.

「OsNAS3活性」とは、3分子のS−アデノシル−L−メチオニンを、3 S−メチル−5’−チオアデノシン+ニコチアナミンに転換させたり、あるいはその逆に転換させる反応を触媒する活性を意味する。望ましくは、前記OsNAS3活性は、配列番号11のアミノ酸を有する蛋白質によるものであってもよい。前記OsNAS3活性をコーディングする遺伝子には、配列番号11のアミノ酸を有する蛋白質をコーディングする遺伝子、例えば、配列番号10のヌクレオチド配列を有するものであってもよい。前記35Sエンハンサーが、OsNAS3をコーディングする遺伝子の上流及び下流のうち一つ以上の位置に挿入されたか否かということは、配列分析または核酸増幅によってなされてもよい。前記植物体は、望ましくは、イネ(oryza sativa)である。例えば、前記35Sエンハンサーは、OsNAS3活性をコーディングする配列番号10の塩基配列の下流約1.5kbまたは約1.9kbに挿入されてもよい。   “OsNAS3 activity” means an activity that catalyzes a reaction of converting three molecules of S-adenosyl-L-methionine to 3 S-methyl-5′-thioadenosine + nicotianamine or vice versa. . Desirably, the OsNAS3 activity may be due to a protein having the amino acid of SEQ ID NO: 11. The gene encoding the OsNAS3 activity may be a gene encoding a protein having the amino acid of SEQ ID NO: 11, for example, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 10. Whether the 35S enhancer is inserted at one or more positions upstream and downstream of the gene encoding OsNAS3 may be determined by sequence analysis or nucleic acid amplification. The plant body is preferably rice (oryza sativa). For example, the 35S enhancer may be inserted about 1.5 kb or about 1.9 kb downstream of the base sequence of SEQ ID NO: 10 encoding OsNAS3 activity.

図1は、T−DNAが挿入されたDNA構造体の一形態を示したものである。図1で、ATGからTGAまでのボックスで表示された部分は、OsNAS2遺伝子のエクソンを示す。T−DNAは、OsNAS2遺伝子のTGA終結コードンの後、約2.06kbに挿入可能である(OsNAS2−D1形質転換植物体)。   FIG. 1 shows an embodiment of a DNA structure into which T-DNA has been inserted. In FIG. 1, the part indicated by the box from ATG to TGA indicates an exon of the OsNAS2 gene. T-DNA can be inserted approximately 2.06 kb after the TGA termination codon of the OsNAS2 gene (OsNAS2-D1 transformed plant).

図6は、T−DNAが挿入されたDNA構造体の一形態を示したものである。図6で、ATGからTGAまでのボックスで表示された部分は、OsNAS3遺伝子のエクソンを示す。T−DNAは、OsNAS3遺伝子のTGA終結コードンの後、約1.5kbに挿入可能である(OsNAS3−D1形質転換植物体)。また、T−DNAは、OsNAS3遺伝子のTGA終結コードンの後、約1.9kbに挿入可能である(OsNAS3−D2形質転換植物体)。   FIG. 6 shows one form of a DNA structure into which T-DNA has been inserted. In FIG. 6, the part indicated by the box from ATG to TGA indicates an exon of the OsNAS3 gene. T-DNA can be inserted approximately 1.5 kb after the TGA termination codon of the OsNAS3 gene (OsNAS3-D1 transformed plant). Moreover, T-DNA can be inserted in about 1.9 kb after the TGA termination codon of the OsNAS3 gene (OsNAS3-D2 transformed plant).

本発明の他の例示的具体例は、前記のような植物体を高いpH条件で生育させる段階を含む、植物体を生育させる方法を提供する。
前記pHは、8.5ないし14、例えば、8.5ないし12であってもよい。
Another exemplary embodiment of the present invention provides a method for growing a plant comprising the step of growing the plant as described above under high pH conditions.
The pH may be 8.5 to 14, for example 8.5 to 12.

以下、本発明について、実施例によって詳細に説明する。しかし、本発明は、下記実施例によって制限されるものではない。
実施例1:OsNAS2遺伝子の発現が活性化された形質転換植物体の分離
(1)イネに存在するニコチアナミン合成酵素2(OsNAS2)遺伝子の発現分析
イネには、3個のニコチアナミンシンターゼ(nicotianamine synthase)(OsNAS1、OsNAS2、OsNAS3)が存在し、酵素としての活性があることが報告されている(Inoue et al.,Plant J 36:366−381,2003)。外部から供給した鉄の濃度によるOsNAS2遺伝子の発現程度を調べた。イネの種子を、MS培地(0.1μM CuSO4、100μM Fe(III)−EDTA、30μM ZnSO4、10μM MnSO4を含む)と、それぞれ0μM、1μM、10μM及び500μMのFe(III)−EDTAが添加されたMS培地とでイネ種子を発芽させ、7日間生育させた。また、イネ種子を、100μM Fe(III)−EDTAを添加していないMS培地で7日間生育させた後、100μM Fe(III)−EDTAを添加したMS培地に植え移して生育させ、OsNAS2の発現変化を確認した。
イネの根及び葉からRNAを準備し、その発現程度を定量的リアルタイムRT−PCRで分析した。PCR条件は、95℃で1分を維持した後、94℃で15秒、56℃で10秒及び72℃で10秒を45回反復した。使用したプライマーは、次の通りである。発現対照群として、イネアクチン1遺伝子を増幅した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the present invention is not limited by the following examples.
Example 1: Isolation of transformed plant in which expression of OsNAS2 gene was activated (1) Expression analysis of nicotianamine synthase 2 (OsNAS2) gene present in rice Three nicotianamine synthases were used in rice (OsNAS1, OsNAS2, OsNAS3) are present and reported to have enzymatic activity (Inoue et al., Plant J 36: 366-381, 2003). The expression level of the OsNAS2 gene according to the concentration of iron supplied from the outside was examined. Rice seeds were prepared with MS medium (containing 0.1 μM CuSO 4 , 100 μM Fe (III) -EDTA, 30 μM ZnSO 4 , 10 μM MnSO 4 ), and Fe (III) -EDTA at 0 μM, 1 μM, 10 μM and 500 μM, respectively. Rice seeds were germinated with the added MS medium and grown for 7 days. In addition, rice seeds were grown for 7 days in an MS medium without addition of 100 μM Fe (III) -EDTA, then transplanted and grown in an MS medium with addition of 100 μM Fe (III) -EDTA to express OsNAS2. The change was confirmed.
RNA was prepared from rice roots and leaves, and the expression level was analyzed by quantitative real-time RT-PCR. PCR conditions were maintained at 95 ° C for 1 minute, and then repeated 45 times at 94 ° C for 15 seconds, 56 ° C for 10 seconds and 72 ° C for 10 seconds. The used primers are as follows. As an expression control group, rice actin 1 gene was amplified.

プライマー配列
OsNAS2−フォワードプライマー:5’−CGTCTGAgtgcgtgcatagta−3’(配列番号3)
OsNAS2−リバースプライマー:5’−GAAGCACAAACACAAACCGATA−3’(配列番号4)
OsAct1−フォワードプライマー:5’−TGGAAGCTGCGGGTATCCAT−3’(配列番号5)
OsAct1−リバースプライマー:5’−TACTCAGCCTTGGCAATCCACA−3’(配列番号6)
Primer sequence OsNAS2-forward primer: 5′-CGTCTGAgtgcgtgcattagta-3 ′ (SEQ ID NO: 3)
OsNAS2-reverse primer: 5′-GAAGCACAAACACAAACCGAATA-3 ′ (SEQ ID NO: 4)
OsAct1-forward primer: 5′-TGGAAGCTGCGGGTATCCAT-3 ′ (SEQ ID NO: 5)
OsAct1-reverse primer: 5′-TACTCAGCCCTTGGCAATCCACA-3 ′ (SEQ ID NO: 6)

その結果を図2A及び図2Bに示した。図2A及び図2Bで、縦軸は、イネアクチン1遺伝子の発現量を基準に発現程度を示している。
図2Aから分かるように、OsNAS2遺伝子は、イネが鉄を含まない培地で育つ場合、葉では強く誘導されたが、1μM以上のFe(III)−EDTAを含む培地では、発現していない。根では、鉄を含まない培地で育った場合が発現が最も高く、鉄の濃度が上昇するほど、発現は低減した。図2Bは、100μMのFe(III)−EDTAを培地に供給し、経時的なOsNAS2の発現を示したものである。図2A及び図2Bで使われるイネは、トンジンイネである。
The results are shown in FIGS. 2A and 2B. 2A and 2B, the vertical axis indicates the expression level based on the expression level of the rice actin 1 gene.
As can be seen from FIG. 2A, the OsNAS2 gene was strongly induced in leaves when rice was grown in a medium containing no iron, but not expressed in a medium containing 1 μM or more of Fe (III) -EDTA. In the roots, the expression was highest when grown in a medium containing no iron, and the expression decreased as the iron concentration increased. FIG. 2B shows the expression of OsNAS2 over time when 100 μM Fe (III) -EDTA was supplied to the medium. The rice used in FIGS. 2A and 2B is Tonjin rice.

(2)OsNAS2遺伝子の発現が活性化された形質転換植物体の製造及び分離
形質転換イネを製造するための構造体として、T−DNAベクターであるpGA2715ベクターを利用した(Jeong et al.,Plant Physiol 130:1636−1644,2002)。前記ベクターは、右側境界に隣接し、β−グルクロニダーゼ(GUS)リポーター遺伝子を含んでおり、左側境界に隣接し、CaMV 35Sプロモーター由来テトラマー化された転写エンハンサーを含む。前記pGA2715ベクターを、アグロバクテリウムに形質転換させ、形質転換されたアグロバクテリウムを利用して、野生型のトンジンイネに形質転換し、pGA2715が形質導入されたイネ植物体集団を製造した(Lee et al.,J Plant Biol 42:310−316,1999;Jeong et al.,Plant Physiol 130:1636−1644,2002;Jeong et al.,Plant Journal 45:123−132,2006)。
(2) Production and isolation of transformed plant in which expression of OsNAS2 gene is activated The pGA2715 vector, which is a T-DNA vector, was used as a structure for producing transformed rice (Jeong et al., Plant Physiol 130: 1636-1644, 2002). The vector is adjacent to the right border and contains a β-glucuronidase (GUS) reporter gene, and is adjacent to the left border and contains a tetramerized transcription enhancer derived from the CaMV 35S promoter. The pGA2715 vector was transformed into Agrobacterium, transformed into wild-type Tonjin rice using the transformed Agrobacterium, and a rice plant population transfected with pGA2715 was produced (Lee et al.). al., J Plant Biol 42: 310-316, 1999; Jeong et al., Plant Physiol 130: 1636-1644, 2002; Jeong et al., Plant Journal 45: 123-132, 2006).

形質導入されたイネ植物体から分離されたゲノムDNAに係わり、逆転PCR(inverse PCR)を介して、pGA2715ベクター中のT−DNAが挿入された位置を確認した。その結果、T−DNAがOsNAS2遺伝子の周辺に挿入された1個の形質転換植物体(OsNAS2−D1)を分離した。
OsNAS2−D1形質転換植物体は、OsNAS2遺伝子の下流約2.06kbに、35Sエンハンサーを左側境界部位に含むT−DNAが挿入されている。図1は、OsNAS2−D1で、T−DNAの挿入位置を示したものである。
Involved in genomic DNA isolated from the transduced rice plant body, the position where the T-DNA was inserted in the pGA2715 vector was confirmed via inverse PCR. As a result, one transformed plant body (OsNAS2-D1) in which T-DNA was inserted around the OsNAS2 gene was isolated.
In the OsNAS2-D1 transformed plant body, T-DNA containing a 35S enhancer at the left boundary site is inserted about 2.06 kb downstream of the OsNAS2 gene. FIG. 1 shows the insertion position of T-DNA in OsNAS2-D1.

実施例2:形質転換植物体でのOsNAS2の発現増加
前記実施例1で選別されたOsNAS2−D1の遺伝型をPCRを介して決定した。OsNAS2−D1のT2世代個体の葉からゲノムDNAを抽出し、これをPCRのテンプレートDNAとして使用した。OsNAS2−D1に係わっては、2個の遺伝子特異的プライマーF(5’−ACCTTACTCCCCCGAACTAA−3’:配列番号7)及びプライマーR(5’−CAAGGAGCTGTCCGTCTAAC−3’:配列番号8)、並びにT−DNA特異的プライマーRB(5’−CAAGTTAGTCATGTAATTAGCCAC−3’:配列番号9)を使用した。発現量を知るために、OsNAS2−D1の同型接合体、及びそれぞれの野生型イネ、すなわち、トンジンイネ(WT)の、100μM Fe(III)−EDTAを添加したり、あるいは添加していない培地で7日間育った幼苗(seedling)の葉及び根、枝葉(flag leaves)、10cmサイズの花(flower)及び未成熟種子(immature seeds)からRNAを分離し、逆転写酵素を利用して、それぞれのcDNAを製造した。製造したcDNAをテンプレートとして、配列番号1、2のプライマーを利用して、リアルタイムRT−PCRを遂行し、OsNAS2遺伝子転写量を比較し、その結果を図3に示した。図3で、縦軸は、イネアクチン1遺伝子転写量に係わる相対的な転写量を示したものである。
図3でのように、OsNAS2遺伝子の発現は、OsNAS2−D1では、野生型(WT)に比べて、実験したあらゆる条件で増加した。
Example 2: Increased expression of OsNAS2 in transformed plants The genotype of OsNAS2-D1 selected in Example 1 was determined via PCR. Genomic DNA was extracted from leaves of Ts generation individuals of OsNAS2-D1, and used as template DNA for PCR. In connection with OsNAS2-D1, two gene-specific primers F (5′-ACCCTACTCCCCCCGAACTAA-3 ′: SEQ ID NO: 7) and primer R (5′-CAAGGAGCTGTCCGTCTAAC-3 ′: SEQ ID NO: 8), and T-DNA The specific primer RB (5′-CAAGGTTAGCATGTAATTAGCCAC-3 ′: SEQ ID NO: 9) was used. In order to know the expression level, the OsNAS2-D1 homozygote and each wild-type rice, that is, Tonjin rice (WT), in a medium to which 100 μM Fe (III) -EDTA was added or not added, 7 RNA was isolated from seedling leaves and roots, flag leaves, 10 cm size flowers and immature seeds grown for days, and reverse transcriptase was used for each cDNA. Manufactured. Real-time RT-PCR was performed using the prepared cDNA as a template and the primers of SEQ ID NOs: 1 and 2, and the amount of OsNAS2 gene transcription was compared. The results are shown in FIG. In FIG. 3, the vertical axis shows the relative transcription amount related to the rice actin 1 gene transcription amount.
As in FIG. 3, OsNAS2 gene expression was increased in OsNAS2-D1 under all conditions tested compared to wild type (WT).

実施例3:形質転換植物体の種子でのニコチアナミン量の増加
OsNAS2遺伝子の発現の増加が、作用酵素の産物であるニコチアナミン量の増加に係わる影響を知るために、種子でニコチアナミン量(nicotiamine)を測定した。種子を、マルチビーズショッカー(商標登録)(安井器械(株)、大阪)を利用して細かく砕いた後、20mgの粉から、400μlの80%エタノールを利用して、15分間3回にわたってニコチアナミンを抽出した。抽出されたニコチアナミンを、LC−ESI−TOF−MSを利用して、定量的分析を行った。その結果を下記表1に示した。
Example 3: Increase in the amount of nicotianamine in the seed of the transformed plant In order to know the influence of the increase in the expression of the OsNAS2 gene on the increase in the amount of nicotianamine, which is a product of the active enzyme, the amount of nicotiamine in the seed was changed. It was measured. After pulverizing the seeds using Multi Bead Shocker (registered trademark) (Yasui Kikai Co., Ltd., Osaka), nicotianamine was added 3 times for 15 minutes from 20 mg powder using 400 μl of 80% ethanol. Extracted. The extracted nicotianamine was quantitatively analyzed using LC-ESI-TOF-MS. The results are shown in Table 1 below.

表1から分かるように、OsNAS2−D1種子のニコチアナミン量は、野生型に比べて約19.8倍増加した。   As can be seen from Table 1, the amount of nicotianamine in OsNAS2-D1 seeds increased by about 19.8 times compared to the wild type.

実施例4:形質転換植物体での微量元素含有量の測定
OsNAS2遺伝子の活性化が、イネの微量元素蓄積に及ぼす影響を知るために、野生型(WT)、形質転換植物体であるOsNAS2−D1で微量元素を測定した。野生型と形質転換植物体との成熟した種子及び枝葉(flag leaves)を試料として使用し、微量元素測定方法は、Lee et al.,Plant Physiol 150:786−800,2009に記載された方法を参考にした。試料を70℃で2日間乾燥させ、乾燥量を記録し、得た試料を11N HNO3 1mlで、3日間180℃オーブンで分解させた。希釈した後、原子吸収分光分析法(AAS:atomic absorption spectroscopy)(SpectrAA−800,Varian,Palo Alto,CA,USA)によって、試料内微量元素鉄と亜鉛との含有量を測定した。表2は、形質転換植物体中の微量元素含有量を示している。
Example 4: Measurement of trace element content in transformed plant body To know the effect of OsNAS2 gene activation on trace element accumulation in rice, wild type (WT), transformed plant body, OsNAS2- Trace elements were measured at D1. Using mature seeds and flag leaves of wild type and transformed plants as samples, the trace element measurement method is the method described in Lee et al., Plant Physiol 150: 786-800, 2009. It was helpful. The sample was dried at 70 ° C. for 2 days, the dryness was recorded, and the resulting sample was decomposed with 1 ml of 11N HNO 3 in a 180 ° C. oven for 3 days. After dilution, the contents of trace element iron and zinc in the sample were measured by atomic absorption spectroscopy (AAS) (SpectrAA-800, Varian, Palo Alto, CA, USA). Table 2 shows the content of trace elements in the transformed plant body.

表2から分かるように、成熟した種子で、OsNAS2−D1は野生型に比べて、鉄は3.0倍、亜鉛は2.7倍、銅は1.2倍増加した。枝葉では、OsNAS2−D1が野生型と比較するとき、鉄と亜鉛とは1.4倍、銅は1.5倍増加した。   As can be seen from Table 2, in mature seeds, OsNAS2-D1 increased iron by 3.0 times, zinc by 2.7 times, and copper by 1.2 times compared to the wild type. In the branches and leaves, when OsNAS2-D1 was compared with the wild type, iron and zinc increased 1.4 times and copper increased 1.5 times.

実施例5:鉄と亜鉛とが不足した条件での形質転換植物体の幼苗表現型分析
鉄と亜鉛とが不足した条件で、OsNAS2遺伝子の活性化が及ぼす影響を調べた。鉄と亜鉛とを両方含有するMS固体培地、鉄を含有しないMS固体培地(Fe−)、亜鉛を含有しないMS固体培地(Zn−)で、野生型(WT)及びOsNAS2−D1を発芽させ、8日間生育させて幼苗表現型を観察した。その結果を表3に示した。また、表現型の伸長と葉緑素の含有量とを測定して、表3に示した。葉緑素の測定は、葉を採取し、重さを測定し、80%アセトンを利用して抽出した。液体窒素を利用して凍らせた後、細かく砕いた葉と80%アセトンとを十分に混ぜ(葉100mg当たり1ml 80%アセトン添加)、氷に15分放置後、15,000gで遠心分離し、上澄み液を分周し、666nm及び646nmで吸光度を測定した後、Arnon,Plant Physiol 24:1−15,1949に記載された方法で、葉緑素aと葉緑素bとを含む葉緑素の量を測定した。
Example 5: Seedling phenotype analysis of transformed plant under conditions lacking iron and zinc The effect of OsNAS2 gene activation under conditions lacking iron and zinc was examined. Germination of wild type (WT) and OsNAS2-D1 with MS solid medium containing both iron and zinc, MS solid medium without iron (Fe-), MS solid medium without zinc (Zn-), The seedling phenotype was observed after growing for 8 days. The results are shown in Table 3. The phenotypic elongation and chlorophyll content were measured and shown in Table 3. To measure chlorophyll, leaves were collected, weighed, and extracted using 80% acetone. After freezing using liquid nitrogen, thoroughly mix finely crushed leaves and 80% acetone (add 1ml 80% acetone per 100mg of leaves), leave on ice for 15 minutes, centrifuge at 15,000g, The supernatant was divided and the absorbance was measured at 666 nm and 646 nm, and then the amount of chlorophyll containing chlorophyll a and chlorophyll b was measured by the method described in Arnon, Plant Physiol 24: 1-15, 1949.

図4及び表3から分かるように、鉄と亜鉛とをいずれも含有する培地(MS)条件では、前記の通り、表現型の違いを示していない。しかし、鉄を含有しない培地(Fe−)条件では、OsNAS2−D1は、野生型(WT)に比べて、高さも高く、葉緑素も、野生型(WT)に比べて、50%以上増加し、鉄不足の代表的症状である白化現象(chlorosis)も、さらに少なく進んでいた。従って、OsNAS2−D1は、野生型に比べて、鉄が不足した生育条件で、さらに耐えるということが分かる。亜鉛を含有しない培地条件(Zn−)でも、OsNAS2−D1は、野生型(WT)に比べて、生長速度が速かった。従って、OsNAS2−D1は、野生型(WT)に比べて、亜鉛が不足した生育条件でも、さらに望ましく育つということが分かる。
前記実験結果を検証するために、それぞれの条件で、幼苗時期の野生型(WT)及びOsNAS2−D1の茎と根とを採取し、鉄と亜鉛との濃度を、前記実施例4と同じ方法で測定した。その結果を表4に示した。
As can be seen from FIG. 4 and Table 3, the medium (MS) conditions containing both iron and zinc do not show a difference in phenotype as described above. However, in the medium containing no iron (Fe-), OsNAS2-D1 is higher than wild type (WT), and chlorophyll is increased by 50% or more compared to wild type (WT). The chlorosis, which is a typical symptom of iron deficiency, has progressed further. Therefore, it can be seen that OsNAS2-D1 is more resistant to growing conditions lacking iron than the wild type. Even under medium conditions (Zn-) containing no zinc, OsNAS2-D1 had a higher growth rate than wild-type (WT). Therefore, it can be seen that OsNAS2-D1 grows more desirably even under growth conditions lacking zinc as compared to wild type (WT).
In order to verify the experimental results, wild type (WT) and OsNAS2-D1 stems and roots were collected under the respective conditions, and the concentrations of iron and zinc were the same as in Example 4. Measured with The results are shown in Table 4.

図3から分かるように、鉄と亜鉛とを両方含有する培地(MS)条件では、前記で調べたように、表現型の差はなかった。しかし、表4から分かるように、OsNAS2−D1は、野生型(WT)に比べて、鉄の濃度が茎と根とで、それぞれ1.6倍、1.4倍増加し、亜鉛の濃度は、茎と根とで、それぞれ1.8倍、1.4倍増加した。また、鉄を含有しない培地条件では、OsNAS2−D1は、野生型(WT)に比べて、鉄の濃度が茎と根とで、それぞれ1.9倍、1.8倍増加し、亜鉛の濃度は、茎と根とで、1.7倍、1.5倍増加した。また、亜鉛を含有しない培地条件でも、OsNAS2−D1は、野生型(WT)に比べて、亜鉛の濃度が茎と根とで、いずれも1.7倍増加し、鉄の濃度は、茎と根とで、それぞれ1.5倍、1.7倍増加した。従って、OsNAS2−D1は、鉄または亜鉛が不足した生育条件で、さらに耐えるということが分かる。   As can be seen from FIG. 3, there was no phenotypic difference in the medium (MS) conditions containing both iron and zinc, as examined above. However, as can be seen from Table 4, OsNAS2-D1 increases the concentration of iron by 1.6 and 1.4 times in the stem and root, respectively, compared to the wild type (WT), and the concentration of zinc is The stem and root increased 1.8 times and 1.4 times, respectively. Also, under medium conditions that do not contain iron, OsNAS2-D1 increases the iron concentration in the stem and root by 1.9 times and 1.8 times, respectively, compared to the wild type (WT). Increased 1.7 times and 1.5 times in the stem and root. In addition, even under medium conditions that do not contain zinc, OsNAS2-D1 has a 1.7-fold increase in zinc concentration in the stem and root compared to the wild type (WT), and the iron concentration is The roots increased 1.5 times and 1.7 times, respectively. Thus, it can be seen that OsNAS2-D1 is more resistant to growth conditions lacking iron or zinc.

実施例6:pHが高い条件での形質転換植物体の表現型観察
土壌のpHは、植物に必要な元素の溶解度に多くの影響を及ぼす。例えば、pHが8.0以上であるならば、鉄は、溶解度が低いFe23形態に変化し、植物が正常に利用及び吸収することができない状態となる。その結果、鉄不足現象を起こすことになる。
pH8.5に合わせたMS培地(MS/pH8.5)で、野生型(WT)及びOsNAS2−D1を発芽させ、10日間生育させて表現型を観察した。また、鉄を含有しないMS培地(Fe−/pH8.5)でも、同じ方法を実施して表現型を観察した。表現型と植物体の伸長とを図5に示した。図5から分かるように、pH8.5に合わせたMS培地(MS/pH8.5)で、OsNAS2−D1が野生型(WT)に比べ、伸長も大きく、かつさらに耐えるということが分かる。かような結果は、鉄を含有しないMS培地(Fe−/pH8.5)で、さらに明らかに示された。
Example 6: Phenotypic observation of transformed plants under high pH conditions The soil pH has a number of effects on the solubility of elements required for the plant. For example, if pH is 8.0 or more, iron will change to Fe 2 O 3 form with low solubility, and the plant will not be able to use and absorb normally. As a result, iron shortage will occur.
Wild type (WT) and OsNAS2-D1 were germinated in MS medium adjusted to pH 8.5 (MS / pH 8.5) and grown for 10 days to observe the phenotype. Moreover, the same method was implemented and the phenotype was observed also in MS culture medium (Fe- / pH8.5) which does not contain iron. The phenotype and plant elongation are shown in FIG. As can be seen from FIG. 5, in the MS medium adjusted to pH 8.5 (MS / pH 8.5), it can be seen that OsNAS2-D1 has a larger elongation and is more resistant to wild type (WT). Such a result was more clearly shown in MS medium without iron (Fe− / pH 8.5).

実施例7:過量の重金属が含まれていた条件での形質転換植物体の表現型分析
OsNAS2活性化が、過量の重金属処理時に発生する毒性にいかなる影響を与えるかを調べた。過量の亜鉛(5mM)、銅(0.3mM)またはニッケル(0.5mM)がそれぞれ添加された固体MS培地で、野生型(WT)及びOsNAS2−D1を発芽させ、10日間育て、幼苗表現型を観察した。表現型、植物体の伸長及び重金属の濃度を、図6及び表5に示した。
Example 7: Phenotypic analysis of transformed plants under conditions that contained excessive amounts of heavy metals. The effect of OsNAS2 activation on toxicity generated during treatment with excessive amounts of heavy metals was examined. Germination of wild type (WT) and OsNAS2-D1 in solid MS medium supplemented with excess amounts of zinc (5 mM), copper (0.3 mM) or nickel (0.5 mM), respectively, grown for 10 days, seedling phenotype Was observed. The phenotype, plant elongation and heavy metal concentrations are shown in FIG.

図6及び表5から分かるように、OsNAS2−D1は、野生型に比べて、高さも高く、白化現象がさらに遅く進んでいた。かような結果は、OsNAS2−D1が、野生型(WT)に比べて、過量の重金属による毒性に対する耐性が向上しているということを示している。   As can be seen from FIG. 6 and Table 5, OsNAS2-D1 was higher in height than the wild type, and the whitening phenomenon proceeded more slowly. These results indicate that OsNAS2-D1 has improved resistance to toxicity due to excessive amounts of heavy metals compared to wild type (WT).

特に、過量の亜鉛、銅及びニッケルを含有する固体MS培地で育てたとき、茎と根との亜鉛、銅及びニッケル濃度を、前記実施例4と同じ方法で測定し、その結果を表6に示した。   In particular, when grown in a solid MS medium containing excessive amounts of zinc, copper and nickel, the concentrations of zinc, copper and nickel in the stem and root were measured in the same manner as in Example 4 and the results are shown in Table 6. Indicated.

表6から分かるように、OsNAS2−D1は、野生型(WT)に比較して、茎と根とで、亜鉛は1.4倍、1.5倍、ニッケルは1.4倍、銅は、それぞれ1.4倍、1.2倍増加した。   As can be seen from Table 6, OsNAS2-D1 is 1.4 times and 1.5 times as much as zinc and 1.4 times as much as nickel and 1.4 times as much as copper, compared to wild type (WT). They increased by 1.4 times and 1.2 times, respectively.

実施例7:鉄の生物学的利用度(bioavailability)調査
OsNAS2−D1の種子の鉄増加が、種子摂取時に吸収されて利用される鉄の生物学的利用度の増加いかんを知るために、マウス食餌分析(mouse feeding assay)を行った。
生後3週間になったメスBalb/cマウスに、鉄が十分な飼料(AIN−93G Purified Diet−45mgFe/kg飼料、Control Diet(CD))と、鉄が不足した飼料(modified AIN−93G diet containing iron 3mg/kg飼料、Iron−depleted Diet(ID))を供給した。2週間後、この2グループのネズミから血液を採取した。これは、貧血を誘発すると同時に、貧血の程度を知るために、血液のヘモグロビン(Hb)とヘマトクリット(Hct)とを測定するためである。測定結果、鉄が不足した飼料を食べさせたネズミのヘモグロビン(Hb)とヘマトクリット(Hct)との数値が、鉄が十分な飼料を食べさせたネズミに比べて、それぞれ75及び65%に減少した(表7)。これは、鉄が不足した飼料を食べさせたとき、貧血が誘発されるということが分かった。この後、鉄分が不足した飼料を食べさせたネズミを2グループに分け、第1グループ(野生型、WT、n=10)は、野生型(WT)種子からなったコメを食べさせ、第2グループ(OsNAS2−D1、n=9)は、OsNAS2−D1の種子からなったコメを食べさせた。そして、初めから正常飼料を食べさせたネズミグループを、対照群(controlグループ、CD)として測定した。コメを食べさせた後、1週間、2週間、4週間が経過した後で血液を採取して、HbとHctとを測定した。その結果を表8に示した。表8のように、野生型(WT)またはOsNAS2−D1の種子からなったコメを食べさせる前は、マウスのHbとHctは、有意性ある違いを示さなかった。1週間経過後、2グループのHbとHctとを測定した結果、第2グループは、第1グループに比べて、HbとHctとの若干の増加を示した。さらに、1週間経過後、HbとHctとを測定した結果、この場合、第2グループは、第1グループに比べて、HbとHctとの顕著な増加を示し、正常飼料を食べさせたグループと類似した数値を示し、さらに2週間経過後の第2グループのHbとHctは、第1グループに比べて顕著に高く、鉄が十分な飼料を食べさせたグループと類似していた。
Example 7: Iron bioavailability study In order to know the increase in iron bioavailability of the seeds of OsNAS2-D1 absorbed and utilized during seed intake, mice A feeding analysis was performed.
Female Balb / c mice at 3 weeks of age were fed with iron-rich diet (AIN-93G Purified Diet-45 mg Fe / kg diet, Control Diet (CD)) and iron-deficient diet (modified AIN-93G diet containing Iron 3 mg / kg feed, Iron-depleted Diet (ID)) was supplied. Two weeks later, blood was collected from these two groups of mice. This is because blood hemoglobin (Hb) and hematocrit (Hct) are measured to induce anemia and to know the degree of anemia. As a result of the measurement, the hemoglobin (Hb) and hematocrit (Hct) values of the mice fed with the feed deficient in iron decreased to 75 and 65%, respectively, compared with the mice fed with the diet sufficient with iron. (Table 7). It was found that anemia was induced when feeding on iron-deficient feed. After this, the rats fed the feed lacking iron were divided into two groups, the first group (wild type, WT, n = 10) fed the rice made of wild type (WT) seeds, The group (OsNAS2-D1, n = 9) was fed rice made of OsNAS2-D1 seeds. Then, a mouse group fed with a normal diet from the beginning was measured as a control group (control group, CD). After eating rice, blood was collected after one week, two weeks, and four weeks, and Hb and Hct were measured. The results are shown in Table 8. As shown in Table 8, Hb and Hct of mice did not show a significant difference before feeding on rice consisting of wild type (WT) or OsNAS2-D1 seeds. As a result of measuring Hb and Hct of two groups after one week, the second group showed a slight increase in Hb and Hct compared to the first group. Furthermore, as a result of measuring Hb and Hct after one week, the second group showed a significant increase in Hb and Hct compared to the first group, and the group fed normal diet Similar values were shown, and the Hb and Hct of the second group after two weeks passed were significantly higher than those of the first group, and were similar to the group fed with sufficient dietary iron.

実施例8:亜鉛の生物学的利用度(bioavailability)調査
OsNAS2−D1の種子の亜鉛増加が、種子摂取時に吸収されて利用される亜鉛の生物学的利用度の増加いかんを知るために、マウス食餌分析(mouse feeding assay)を行った。
体重が約13gほどのマウスに、亜鉛が十分な飼料(30mg Zn/kg飼料、Control Diet(CD))と、亜鉛が不足した飼料(modified AIN−93G diet containing zinc 3mg/kg飼料、Zinc−depleted Diet(ZD))を供給した。2週間後、この2グループのネズミから血液を採取し、亜鉛の含有量を測定した。測定結果、亜鉛が不足した飼料を食べさせたネズミの血液内亜鉛数値が、亜鉛が十分な飼料を食べさせたネズミに比べて、66%に減少した(表9)。
Example 8: Zinc Bioavailability Study To determine if the zinc increase in the seed of OsNAS2-D1 is absorbed and utilized during seed intake, the mouse A feeding analysis was performed.
A mouse with a body weight of about 13 g, a diet with sufficient zinc (30 mg Zn / kg diet, Control Diet (CD)) and a diet with insufficient zinc (modified AIN-93G diet containing zinc 3 mg / kg diet, Zinc-depleted) Diet (ZD)) was supplied. Two weeks later, blood was collected from these two groups of mice and the zinc content was measured. As a result of the measurement, the blood zinc value of the mice fed with the feed deficient in zinc was reduced to 66% compared to the rats fed the feed with sufficient zinc (Table 9).

その後、亜鉛が不足した飼料を食べさせたネズミを3グループに分け、第1グループは、亜鉛が十分な正常飼料(Zn−/CD、n=10)を食べさせ、第2グループは、野生型(WT)種子からなったコメを食べさせ(Zn−/WT、n=10)、第3グループは、OsNAS2−D1の種子からなったコメを食べさせた(Zn−/OsNAS2−D1)。対照群として、初めから正常飼料を食べさせたネズミグループの亜鉛数値を測定した。正常飼料とコメとを食べさせてから、2日、6日、10日、15日、20日そして30日に血液を採取し、亜鉛の数値の回復程度を測定した。その結果を表10に示した。表10でのように、正常飼料やコメを食べさせてから2日目後から、亜鉛の数値が増加することが分かった。しかし、その回復速度を見れば、OsNAS2−D1種子を食べさせたグループは、10日で正常飼料を食べさせたグループと亜鉛数値が類似したが、野生型種子を食べさせたグループは、30日が過ぎても、依然として低い数値を示している。また、亜鉛が不足した飼料を食べさせていて、正常飼料に替えたグループは、20日ほど経ってこそ、初めから正常飼料を食べさせたグループと類似した亜鉛数値を示した。   Thereafter, the rats fed the diet deficient in zinc were divided into 3 groups, the first group was fed a normal diet (Zn− / CD, n = 10) with sufficient zinc, and the second group was wild type. (WT) Eating rice made of seeds (Zn- / WT, n = 10), the third group fed rice made of OsNAS2-D1 seeds (Zn- / OsNAS2-D1). As a control group, the zinc value of a mouse group fed with a normal diet from the beginning was measured. After feeding the normal diet and rice, blood was collected on the 2nd, 6th, 10th, 15th, 20th and 30th days, and the degree of recovery of the numerical value of zinc was measured. The results are shown in Table 10. As shown in Table 10, it was found that the value of zinc increased from the second day after feeding normal feed and rice. However, looking at the recovery rate, the group fed the OsNAS2-D1 seeds was similar in zinc value to the group fed the normal diet in 10 days, but the group fed the wild type seeds was fed on the 30th. Even after lapse, it still shows a low number. In addition, the group that had been fed a diet lacking zinc and changed to a normal diet showed a zinc value similar to the group that had been fed a normal diet from the beginning only after about 20 days.

本発明者らは、前記の実施例から得られた、微量金属の含有量が増加したイネ品種OsNAS2−D1を、2009年4月30日付けで、国立農業科学院農業遺伝資源センターに特許種子を寄託し、種子受託番号KACC 98008Pを付与された。
また、本発明者らは、前記の実施例から得られた、微量金属の含有量が増加したイネ品種OsNAS2−D1を、2009年11月18日付けで、ブダペスト条約による国際寄託機関(International Depositary Authority)の韓国生命工学研究院(KRIBB:Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology)に種子を寄託し、種子受託番号KCTC 11597BPを付与された。
The inventors obtained the rice cultivar OsNAS2-D1 having an increased trace metal content obtained from the above-mentioned example as a patent seed to the National Agricultural Science Resource Center on April 30, 2009. Deposited and given seed deposit number KACC 98008P.
In addition, the present inventors obtained the rice cultivar OsNAS2-D1 obtained from the above-mentioned examples and having an increased trace metal content, as of November 18, 2009, from the International Depositary under the Budapest Treaty. The seeds were deposited at the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB) of the Authority, and the seed deposit number KCTC 11597BP was assigned.

実施例9:OsNAS3遺伝子の発現が活性化された形質転換植物体の分離
(1)イネに存在する3個のニコチアナミン合成酵素遺伝子の発現分析
イネには、3個のニコチアナミンシンターゼ(nicotianamine synthase)(OsNAS1、OsNAS2、OsNAS3)が存在し、酵素としての活性があることが報告されている(Inoue et al.、Plant J 36:366−381,2003)。微量元素の有無による、前記3個の遺伝子の発現程度を調べた。イネの種子を、MS(Murashige and Skoog)培地(0.1μM CuSO4、100μM Fe(III)−EDTA、30μM ZnSO4、10μM MnSO4を含む)で発芽させ、7日間育てた。同じ方法で、0.1μM CuSO4、100μM Fe(III)−EDTA、30μM ZnSO4、または10μM MnSO4のないMS培地でイネ種子を発芽させ、7日間育てた。イネの根及び葉からRNAを準備し、その発現程度を、定量的リアルタイムRT−PCRで分析した。PCR条件は、95℃で1分を維持した後、94℃で15秒、56℃で10秒及び72℃で10秒を45回反復した。使用したプライマーは、次の通りである。発現対照群として、イネアクチン1遺伝子を増幅した。
Example 9: Isolation of transformed plant in which expression of OsNAS3 gene was activated (1) Expression analysis of three nicotianamine synthase genes present in rice Three nicotianamine synthases (rice) OsNAS1, OsNAS2, OsNAS3) exist and are reported to be enzymatically active (Inoue et al., Plant J 36: 366-381, 2003). The expression levels of the three genes were examined depending on the presence or absence of trace elements. Rice seeds were germinated in MS (Murashige and Skoog) medium (containing 0.1 μM CuSO 4 , 100 μM Fe (III) -EDTA, 30 μM ZnSO 4 , 10 μM MnSO 4 ) and grown for 7 days. In the same manner, rice seeds were germinated in MS medium without 0.1 μM CuSO 4 , 100 μM Fe (III) -EDTA, 30 μM ZnSO 4 , or 10 μM MnSO 4 and grown for 7 days. RNA was prepared from rice roots and leaves, and the expression level was analyzed by quantitative real-time RT-PCR. PCR conditions were maintained at 95 ° C for 1 minute, and then repeated 45 times at 94 ° C for 15 seconds, 56 ° C for 10 seconds and 72 ° C for 10 seconds. The used primers are as follows. As an expression control group, rice actin 1 gene was amplified.

プライマー配列
OsNAS1−フォワードプライマー:5’−ACTCCATTTGGTTGTCATTTT−3’(配列番号13)
OsNAS1−リバースプライマー:5’−GGTTGACGTAGTTGCCGTAGTA−3’(配列番号14)
OsNAS2−フォワードプライマー:5’−GTGATCAACTCCGTCATCGT−3’(配列番号15)
OsNAS2−リバースプライマー:5’−TGACAAACACCTCTTGCTTTC−3’(配列番号16)
OsNAS3−フォワードプライマー:5’−GTGATCAACTCCGTCATCATC−3’(配列番号17)
OsNAS3−リバースプライマー:5’−TCAGTCTCATCATGGGAAAAA−3’(配列番号18)
OsAct1−フォワードプライマー:5’−TGGAAGCTGCGGGTATCCAT−3’(配列番号23)
OsAct1−リバースプライマー:5’−TACTCAGCCTTGGCAATCCACA−3’(配列番号24)
Primer sequence OsNAS1-forward primer: 5′-ACTCCATTTGGTTGTCATTTTT-3 ′ (SEQ ID NO: 13)
OsNAS1-reverse primer: 5′-GGTTGACGTAGTTGCCCTAGTAG-3 ′ (SEQ ID NO: 14)
OsNAS2-forward primer: 5′-GTGATCAACTCCGTCATCGT-3 ′ (SEQ ID NO: 15)
OsNAS2-reverse primer: 5′-TGACAAACACCCTCTGCTTTC-3 ′ (SEQ ID NO: 16)
OsNAS3-forward primer: 5′-GTGATCAACTCCGTCATCATC-3 ′ (SEQ ID NO: 17)
OsNAS3-reverse primer: 5′-TCAGTCCTCATCATGGGAAAAA-3 ′ (SEQ ID NO: 18)
OsAct1-forward primer: 5′-TGGAAGCTGCGGGTATCCAT-3 ′ (SEQ ID NO: 23)
OsAct1-reverse primer: 5′-TACTCAGCCCTTGGCAATCCACA-3 ′ (SEQ ID NO: 24)

その結果を、図8、図9及び図10に示した。図8、図9及び図10で、縦軸は、イネアクチン1遺伝子の発現量を基準に発現程度を示している。
図8、図9及び図10から分かるように、OsNAS1遺伝子とOsNAS2遺伝子は、イネが鉄を含まない培地で育つ場合、鉄を十分に含む培地で育った場合に比べて、相対的に、葉で強く発現が誘導され、根では、その誘導程度が弱く増加した。一方、OsNAS3遺伝子は、イネが鉄を含まない培地で育つ場合、鉄を十分に含む培地で育った場合に比べて、根で2倍ほど強く発現が誘導されたが、葉では、鉄が不足した条件では、発現がかえって減少した。これは、OsNAS3が、OsNAS1及びOsNAS2とは異なる役割を行うと推測され、OsNAS3を標的遺伝子として選択した。図8、図9及び図10で使われるイネは、トンジンイネである。
The results are shown in FIG. 8, FIG. 9 and FIG. 8, 9, and 10, the vertical axis indicates the expression level based on the expression level of the rice actin 1 gene.
As can be seen from FIG. 8, FIG. 9 and FIG. 10, the OsNAS1 gene and the OsNAS2 gene are relatively more leaf-like when rice is grown on a medium that does not contain iron than when it is grown on a medium that contains enough iron. In the roots, the expression was strongly induced, and in the roots, the degree of induction was weakly increased. On the other hand, the expression of the OsNAS3 gene was induced twice more strongly in the roots when rice was grown in a medium that did not contain iron, compared to when it was grown in a medium that contained enough iron. On the other hand, the expression decreased instead. This is presumed that OsNAS3 plays a different role from OsNAS1 and OsNAS2, and OsNAS3 was selected as a target gene. The rice used in FIGS. 8, 9 and 10 is Tonjin rice.

(2)OsNAS3遺伝子の発現が活性化された形質転換植物体の製造及び分離
形質転換イネを製造するための構造体として、T−DNAベクターであるpGA2715ベクターを利用した(Jeong et al.,Plant Physiol 130:1636−1644,2002)。前記ベクターは、右側境界に隣接し、β−グルクロニダーゼ(GUS)リポーター遺伝子を含んでおり、左側境界に隣接し、CaMV 35Sプロモーター由来テトラマー化された転写エンハンサーを含む。前記pGA2715ベクターをアグロバクテリウムに形質転換させ、形質転換されたアグロバクテリウムを利用して、野生型であるトンジンイネに形質転換し、pGA2715が形質導入されたイネ植物体集団を製造した(Lee et al.,J Plant Biol 42:310−316,1999;Jeong et al.,Plant Physiol 130:1636−1644,2002)。
(2) Production and isolation of transformed plant in which expression of OsNAS3 gene is activated As a structure for producing transformed rice, pGA2715 vector, which is a T-DNA vector, was used (Jeong et al., Plant Physiol 130: 1636-1644, 2002). The vector is adjacent to the right border and contains a β-glucuronidase (GUS) reporter gene, and is adjacent to the left border and contains a tetramerized transcription enhancer derived from the CaMV 35S promoter. The pGA2715 vector was transformed into Agrobacterium, transformed into wild-type Tonjin rice using the transformed Agrobacterium, and a rice plant population transfected with pGA2715 was produced (Lee et al.). al., J Plant Biol 42: 310-316, 1999; Jeong et al., Plant Physiol 130: 1636-1644, 2002).

形質導入されたイネ植物体から分離されたゲノムDNAに対して、逆転PCR(inverse PCR)を介して、pGA2715ベクター中のT−DNAが挿入された位置を確認した。その結果、T−DNAがOsNAS3遺伝子の周辺に挿入された2つの形質転換植物体が分離した。   The position where the T-DNA in the pGA2715 vector was inserted was confirmed with respect to the genomic DNA isolated from the transduced rice plant body via inverse PCR. As a result, two transformed plants into which T-DNA was inserted around the OsNAS3 gene were isolated.

そのうち、OsNAS3−D1形質転換植物体は、OsNAS3遺伝子の下流約1.5kbに、35Sエンハンサーを左側境界部位に含むT−DNAが挿入されており、OsNAS3−D2形質転換植物体は、下流約1.9kbに、35Sエンハンサーを左側境界部位に含むT−DNAが挿入されているのである。図7は、OsNAS3−D1とOsNAS3−D2とでのT−DNAの挿入位置を示したものである。   Among them, the OsNAS3-D1 transformed plant has about 1.5 kb downstream of the OsNAS3 gene inserted with T-DNA containing a 35S enhancer at the left boundary site, and the OsNAS3-D2 transformed plant has about 1 downstream. The T-DNA containing the 35S enhancer at the left boundary site is inserted at .9 kb. FIG. 7 shows the insertion positions of T-DNA in OsNAS3-D1 and OsNAS3-D2.

実施例10:形質転換植物体でのOsNAS3の発現増加
前記実施例9で選別されたOsNAS3−D1とOsNAS3−D2との遺伝型を、PCRを介して決定した。OsNAS3−D1とOsNAS3−D2とのT2世代個体の葉からゲノムDNAを抽出し、これをPCRのテンプレートDNAとして使用した。OsNAS3−D1については、2個の遺伝子特異的プライマーF2(5’−TTTAGGGGAAATGGAGGTTACT−3’、配列番号19)及びR2(5’−CTGTAACACTTTAACGCACCAA−3’、配列番号20)、並びにT−DNA特異的プライマーRB(5’−CAAGTTAGTCATGTAATTAGCCAC−3’、配列番号21)を使用した。OsNAS3−D2については、2個の遺伝子特異的プライマーF2(配列番号19)及びR3(5’−GGCTTGCTCTTGTCATAGGC−3’、配列番号22)、並びにT−DNA特異的プライマーRB(配列番号21)を使用した。
Example 10: Increased expression of OsNAS3 in transformed plants The genotypes of OsNAS3-D1 and OsNAS3-D2 selected in Example 9 were determined via PCR. Genomic DNA was extracted from leaves of T2 generation individuals of OsNAS3-D1 and OsNAS3-D2, and used as template DNA for PCR. For OsNAS3-D1, two gene specific primers F2 (5′-TTTAGGGGAAATGGAGGTTACT-3 ′, SEQ ID NO: 19) and R2 (5′-CTGTAACACTTTACACGCACCAA-3 ′, SEQ ID NO: 20), and T-DNA specific primer RB (5'-CAAGGTTAGCATTAGTAATTAGCCAC-3 ', SEQ ID NO: 21) was used. For OsNAS3-D2, two gene-specific primers F2 (SEQ ID NO: 19) and R3 (5′-GGCTTGCTCTTGTCATAGGGC-3 ′, SEQ ID NO: 22) and T-DNA specific primer RB (SEQ ID NO: 21) are used. did.

発現量を知るために、OsNAS3−D1とOsNAS3−D2との同型接合体及びそれぞれの野生型イネ、すなわち、トンジンイネ(WT)の10日齢の葉からRNAを分離し、逆転写酵素を利用してそれぞれのcDNAを製造した。製造したcDNAをテンプレートとして、配列番号17と18とのプライマーを利用してリアルタイムRT−PCRを行い、OsNAS3遺伝子転写量を比較し、その結果を図11に示した。図11で、縦軸は、イネアクチン1遺伝子転写量に係わる相対的な転写量を示したものである。   In order to know the expression level, RNA was isolated from the 10-day-old leaves of homozygous OsNAS3-D1 and OsNAS3-D2 and their respective wild-type rice, that is, Dongjin rice (WT), and reverse transcriptase was used. Thus, each cDNA was prepared. Real-time RT-PCR was performed using the prepared cDNA as a template and primers of SEQ ID NOs: 17 and 18, and the amount of OsNAS3 gene transcription was compared. The results are shown in FIG. In FIG. 11, the vertical axis indicates the relative transcription amount related to the rice actin 1 gene transcription amount.

図11でのように、OsNAS3遺伝子の発現は、OsNAS3−D1では、野生型(WT)に比べて約60倍増加し、OsNAS3−D2では、野生型(WT)に比べて約30倍増加した。   As shown in FIG. 11, OsNAS3-D1 expression was increased about 60-fold for OsNAS3-D1 compared to wild-type (WT), and about 30-fold for OsNAS3-D2 compared to wild-type (WT). .

実施例11:形質転換植物体での微量元素含有量の測定
OsNAS3遺伝子の活性化が、イネの微量元素蓄積に及ぼす影響を知るために、野生型(WT)、形質転換植物体であるOsNAS3−D1及びOsNAS−D2での微量元素を測定した。野生型と形質転換植物体との成熟した種子及び枝葉(flag leaves)を試料として使用し、微量元素測定方法は、Kim et al.,Physiol Plant 116:368−372,2002に記載された方法を参考にした。試料を70℃で2日間乾燥させ、乾燥量を記録し、得た試料を、11N HNO3 1mlで3日間180℃オーブンで分解させた。希釈した後、原子吸収分光分析法(AAS:atomic absorption spectroscopy)(Solaar 989,Unicam Atomic Abosorption、Cambridge、UK)によって、試料内微量元素である鉄、亜鉛、銅、マンガンの含有量を測定した。その結果を下記表11に示した。
Example 11: Measurement of trace element content in transformed plant body In order to know the effect of activation of OsNAS3 gene on trace element accumulation in rice, wild type (WT), transformed plant body, OsNAS3- Trace elements in D1 and OsNAS-D2 were measured. Using mature seeds and flag leaves of wild type and transformed plants as samples, the trace element measurement method is the method described in Kim et al., Physiol Plant 116: 368-372, 2002. It was helpful. The sample was dried at 70 ° C. for 2 days, the amount of dryness was recorded, and the resulting sample was decomposed with 1 ml of 11N HNO 3 in a 180 ° C. oven for 3 days. After dilution, the contents of iron, zinc, copper, and manganese as trace elements in the sample were measured by atomic absorption spectroscopy (AAS) (Solaar 989, Unicam Atomic Abosorption, Cambridge, UK). The results are shown in Table 11 below.

表11でのように、銅及びマンガンの量は、大きい変化を示していない。OsNAS3−D1の場合、野生型(WT)に比べ、鉄は1.5倍、亜鉛は1.4倍増加し、OsNAS3−D2の場合、鉄と亜鉛とが野生型(WT)に対比して、1.2倍増加した。成熟した種子で、OsNAS3−D1とOsNAS3−D2との枝葉では、鉄と亜鉛との量が明確に増加した。種子では、OsNAS3−D1の場合、野生型(WT)に比べ、鉄は2.9倍、亜鉛は2.2倍、銅は1.7倍増加した。種子では、OsNAS3−D2の場合、野生型に比べ、鉄は1.7倍、亜鉛は1.5倍、銅は1.3倍増加した。   As in Table 11, the amounts of copper and manganese do not show significant changes. In the case of OsNAS3-D1, iron is increased 1.5 times and zinc is increased 1.4 times compared to wild type (WT). In the case of OsNAS3-D2, iron and zinc are compared with wild type (WT). 1.2 times. In mature seeds, the amounts of iron and zinc were clearly increased in the branches and leaves of OsNAS3-D1 and OsNAS3-D2. In seeds, in the case of OsNAS3-D1, iron increased 2.9 times, zinc increased 2.2 times, and copper increased 1.7 times compared to the wild type (WT). In seeds, in the case of OsNAS3-D2, iron increased 1.7 times, zinc 1.5 times, and copper 1.3 times that of the wild type.

実施例12:鉄と亜鉛とが不足した条件での形質転換植物体の幼苗表現型分析
鉄と亜鉛とが不足した条件で、OsNAS3遺伝子の活性化が及ぼす影響を調べた。鉄と亜鉛とを両方含有するMS固体培地、鉄を含有しないMS固体培地、亜鉛を含有しないMS固体培地で、野生型(WT)及びOsNAS3−D1を発芽させて8日間育て、幼苗表現型を観察した。その結果を図12に示した。また、表現型の伸長と、葉緑素の含有量とを測定し、下記表12に示した。葉緑素の測定は、葉を採取して重さを測定し、80%アセトンを利用して抽出した。液体窒素を利用して凍らせた後、細かく砕いた葉と80%アセトンとをよく混ぜ(葉100mg当たり1ml 80%アセトン添加)、氷に15分放置後、15,000gで遠心分離し、上澄み液を分注し、666nm及び646nmで吸光度を測定した後、Arnon,Plant Physiol 24:1−15,1949に記載された方法で、葉緑素aと葉緑素bとを含む葉緑素の量を測定した。
Example 12: Seedling phenotype analysis of transformed plants under conditions lacking iron and zinc The effect of OsNAS3 gene activation under conditions lacking iron and zinc was examined. In MS solid medium containing both iron and zinc, MS solid medium not containing iron, MS solid medium not containing zinc, wild type (WT) and OsNAS3-D1 were germinated and grown for 8 days. Observed. The results are shown in FIG. The phenotypic elongation and chlorophyll content were measured and are shown in Table 12 below. For measurement of chlorophyll, leaves were collected and weighed, and extracted using 80% acetone. After freezing using liquid nitrogen, mix finely crushed leaves with 80% acetone (add 1ml 80% acetone per 100mg leaf), leave on ice for 15 minutes, centrifuge at 15,000g, supernatant After the liquid was dispensed and the absorbance was measured at 666 nm and 646 nm, the amount of chlorophyll containing chlorophyll a and chlorophyll b was measured by the method described in Arnon, Plant Physiol 24: 1-15, 1949.

図12及び表13でのように、鉄と亜鉛とをいずれも含有する培地(MS)条件では、植物体の高さも類似しており、表現型の違いを示していない。しかし、鉄を含有しない培地(Fe−)条件では、OsNAS3−D1は、野生型(WT)に比べて高さも高く、葉緑素も、野生型(WT)に比べて50%以上増加し、鉄不足の代表的症状である白化現象(chlorosis)もさらに少なく進んでいる。従って、OsNAS3−D1は、野生型に比べて、鉄が不足した生育条件でさらに耐えるということが分かる。亜鉛を含有しない培地条件(Zn−)でも、OsNAS3−D1は、野生型(WT)に比べ、生長速度が速かった。従って、OsNAS3−D1は、野生型(WT)に比べて、亜鉛が不足した生育条件でも、さらに育つということが分かる。   As shown in FIG. 12 and Table 13, in the medium (MS) condition containing both iron and zinc, the height of the plant body is similar, and the difference in phenotype is not shown. However, in the medium containing no iron (Fe-), OsNAS3-D1 is higher than wild type (WT) and chlorophyll is increased by more than 50% compared to wild type (WT), resulting in iron deficiency. The chlorosis, which is a typical symptom, is progressing even less. Therefore, it can be seen that OsNAS3-D1 is more resistant to growth conditions lacking iron than the wild type. Even under medium conditions (Zn-) containing no zinc, OsNAS3-D1 had a higher growth rate than wild-type (WT). Therefore, it can be seen that OsNAS3-D1 grows even under growth conditions in which zinc is deficient compared to wild type (WT).

前記実験結果を検証するために、それぞれの条件で、幼苗時期の野生型(WT)及びOsNAS3−D1の茎と根とを採取し、鉄と亜鉛との濃度を前記実施例11と同じ方法で測定した。その結果を表13に示した。   In order to verify the experimental results, wild type (WT) and OsNAS3-D1 stems and roots were collected under the respective conditions, and the concentrations of iron and zinc were determined in the same manner as in Example 11. It was measured. The results are shown in Table 13.

表13でのように、鉄と亜鉛とをいずれも含有する培地(MS)条件では、前記で調べた通り、表現型の違いは見られない。しかし、OsNAS3−D1は、野生型(WT)に比べ、鉄の濃度が茎と根とで、それぞれ1.7倍、1.6倍増加し、亜鉛の濃度は、茎と根とで、それぞれ2倍、1.6倍増加した。また、鉄を含有しない培地条件では、OsNAS3−D1は、野生型(WT)に比べ、鉄の濃度が茎と根とで、それぞれ2.2倍、2倍増加した。また、亜鉛を含有しない培地条件でも、OsNAS3−D1は、野生型(WT)に比べ、亜鉛の濃度が茎と根とで、いずれも1.4倍増加した。従って、OsNAS3−D1は、鉄または亜鉛が不足した生育条件で、さらに耐えるということが分かる。   As shown in Table 13, in the medium (MS) condition containing both iron and zinc, no difference in phenotype is observed as examined above. However, compared to the wild type (WT), OsNAS3-D1 increases the iron concentration in the stem and root by 1.7 times and 1.6 times, respectively, and the zinc concentration in the stem and root, respectively. It increased by 2 times and 1.6 times. In addition, in the medium condition not containing iron, OsNAS3-D1 increased the iron concentration by 2.2 times and 2 times in the stem and root, respectively, compared to the wild type (WT). In addition, even under medium conditions that did not contain zinc, OsNAS3-D1 had a 1.4-fold increase in both zinc and stem concentrations compared to wild-type (WT). Thus, it can be seen that OsNAS3-D1 is more resistant to growth conditions lacking iron or zinc.

実施例13:過量の重金属が含まれていた条件での形質転換植物体の表現型分析
OsNAS3活性化が、過量の重金属処理時に発生する毒性に、いかなる影響を与えるかを調べた。過量の亜鉛(5mM)、銅(0.3mM)またはニッケル(0.5mM)がそれぞれ添加された固体MS培地で、野生型(WT)及びOsNAS3−D1を発芽させて10日間育て、幼苗表現型を観察した。表現型と植物体の伸長とを図13に示した。
Example 13: Phenotypic analysis of transformed plants under conditions that contained excessive amounts of heavy metals. The effect of OsNAS3 activation on toxicity generated during treatment with excessive amounts of heavy metals was examined. Germination of wild type (WT) and OsNAS3-D1 in solid MS medium supplemented with excess amounts of zinc (5 mM), copper (0.3 mM) or nickel (0.5 mM), respectively, and grown for 10 days. Seedling phenotype Was observed. The phenotype and plant elongation are shown in FIG.

図13でのように、OsNAS3−D1は、野生型に比べて高さも高く、白化現象がさらに少なく進んでいる。かような結果は、OsNAS3−D1が野生型(WT)に比べ、過量の重金属による毒性に対する耐性が向上しているということを示している。特に、過量の亜鉛を含有する固体MS培地で育てたとき、茎と根との亜鉛濃度を、前記実施例11と同じ方法で測定し、その結果を表14に示した。   As shown in FIG. 13, OsNAS3-D1 is higher in height than the wild type, and the whitening phenomenon is progressing further. These results indicate that OsNAS3-D1 has improved resistance to toxicity due to excessive amounts of heavy metals compared to wild type (WT). In particular, when grown in a solid MS medium containing an excessive amount of zinc, the zinc concentrations of stems and roots were measured by the same method as in Example 11, and the results are shown in Table 14.

表14でのように、OsNAS3−D1は、茎で野生型(WT)に比べ、2.3倍高い亜鉛濃度を示した。   As in Table 14, OsNAS3-D1 showed 2.3 times higher zinc concentration in the stem than wild type (WT).

実施例14:pHが高い条件での形質転換植物体の表現型観察
土壌のpHは、植物に必要な元素の溶解度に多くの影響を及ぼす。例えば、pHが8以上であるならば、鉄は、溶解度の低いFe23形態に変化し、植物が正常に利用及び吸収することができない状態となる。その結果、鉄不足現象を起こすことになる。
Example 14: Phenotypic observation of transformed plants under high pH conditions The soil pH has a number of effects on the solubility of the elements required for the plant. For example, if the pH is 8 or more, the iron changes to a low-solubility Fe 2 O 3 form, which makes the plant unable to use and absorb normally. As a result, iron shortage will occur.

pH8.5に合わせたMS培地(MS)で、野生型(WT)及びOsNAS3−D1を発芽させて10日間育て、表現型を観察した。また、鉄を含有しないMS培地(Fe−)(pH8.5)でも、同じ方法を実施し、表現型を観察した。表現型と植物体の伸長とを図14に示した。   Wild type (WT) and OsNAS3-D1 were germinated in MS medium (MS) adjusted to pH 8.5 and grown for 10 days to observe the phenotype. Moreover, the same method was implemented and the phenotype was observed also in MS culture medium (Fe-) (pH 8.5) which does not contain iron. The phenotype and plant elongation are shown in FIG.

図14でのように、pH8.5に合わせたMS培地(MS/pH8.5)で、OsNAS3−D1が、野生型(WT)に比べて伸長も大きく、さらに耐えるということが分かる。かような結果は、鉄を含有しないMS培地(Fe−/pH8.5)でさらに明らかに示された。   As shown in FIG. 14, it can be seen that in MS medium adjusted to pH 8.5 (MS / pH 8.5), OsNAS3-D1 has a larger elongation than wild type (WT) and can be further tolerated. Such a result was further clearly shown in MS medium without iron (Fe− / pH 8.5).

実施例15:生物学的利用度(bioavailability)調査
OsNAS3−D1の種子で増加した鉄含有量が、動物での鉄吸収に及ぼす影響を確認するためには、前記種子をエサにして、マウス食餌分析(mouse feeding assay)を介して鉄の生物学的利用度を確認した。
Example 15: Bioavailability study To confirm the effect of increased iron content in OsNAS3-D1 seeds on iron absorption in animals, the seeds were fed and fed to the mouse. The bioavailability of iron was confirmed through analysis (mouse feeding assay).

生後3週間になったメスBalb/cマウスに、鉄が十分な飼料(AIN−93G Purified Diet−45mgFe/kg飼料)と、鉄が不足した飼料(modified AIN−93G diet containing iron 3mg/kg飼料)を供給した。2週間後、この2グループのネズミから血液を採取した。これは、貧血を誘発すると同時に、貧血の程度を知るために、血液のヘモグロビン(Hb)とヘマトクリット(Hct)とを測定するためである。測定結果、鉄が不足した飼料を食べさせたネズミのヘモグロビン(Hb)とヘマトクリット(Hct)との数値が、鉄が十分な飼料を食べさせたネズミに比べ、それぞれ77%及び79%減少した(表15)。これは、鉄が不足した飼料を食べさせたとき、貧血が誘発されるということである。   Female Balb / c mice that are 3 weeks old have enough iron (AIN-93G Purified Diet-45 mgFe / kg feed) and iron-deficient feed (modified AIN-93G diet containing iron 3 mg / kg feed) Supplied. Two weeks later, blood was collected from these two groups of mice. This is because blood hemoglobin (Hb) and hematocrit (Hct) are measured to induce anemia and to know the degree of anemia. As a result of the measurement, the hemoglobin (Hb) and hematocrit (Hct) values of the mice fed with the feed deficient in iron decreased by 77% and 79%, respectively, compared with the mice fed with the diet sufficient in iron ( Table 15). This means that anemia is induced when feeding on iron-deficient feed.

この後、鉄分が不足した飼料を食べさせたネズミを2グループに分け、第1グループ(野生型、WT、n=10)は、野生型(WT)種子からなったコメを食べさせ、第2グループ(OsNAS3−D1、n=9)は、OsNAS3−D1の種子からなったコメを食べさせた。2週間経過後、血液を採取してHbとHctとを測定した。同じ方法でコメを食べさせ、さらに2週間経過後に血液を採取し、HbとHctとを測定した。その結果を表16に示した。   After this, the rats fed the feed lacking iron were divided into two groups, the first group (wild type, WT, n = 10) fed the rice made of wild type (WT) seeds, The group (OsNAS3-D1, n = 9) was fed rice made of OsNAS3-D1 seeds. After 2 weeks, blood was collected and Hb and Hct were measured. Rice was eaten in the same manner, and blood was collected after another 2 weeks, and Hb and Hct were measured. The results are shown in Table 16.

表16でのように、野生型(WT)またはOsNAS3−D1の種子からなったコメを食べさせる前、マウスのHbとHctは、有意性ある違いを示していない。2週間経過後、2グループのHbとHctとを測定した結果、第2グループは、第1グループに比べて、HbとHctとの顕著な増加を示した。さらに2週間経過後、HbとHctとを測定した結果、この場合にも、第2グループは、第1グループに比べて、HbとHctとの顕著な増加を示した。   As in Table 16, Hb and Hct in mice did not show a significant difference before feeding rice consisting of wild type (WT) or OsNAS3-D1 seeds. As a result of measuring Hb and Hct of two groups after two weeks, the second group showed a significant increase in Hb and Hct compared to the first group. As a result of measuring Hb and Hct after a further two weeks, the second group also showed a significant increase in Hb and Hct compared to the first group.

本発明者らは、前記の実施例から得られた微量金属の含有量が増加したイネ品種OsNAS3−D1とOsNAS3−D2とを2008年7月14日付けで農業生命工学研究院に特許種子を寄託し、それぞれ種子受託番号KACC 98004P及びKACC 98005Pを付与された。   The inventors of the present invention used rice varieties OsNAS3-D1 and OsNAS3-D2 with increased trace metal content obtained from the above-mentioned Examples to the National Institute of Agrobiological Sciences on July 14, 2008. Deposited and given seed deposit numbers KACC 98004P and KACC 98005P, respectively.

本発明者らはまた、前記の実施例から得られた、微量金属の含有量が増加したイネ品種OsNAS3−D1を2009年11月18日付けでブダペスト条約による国際寄託機関(International Depositary Authority)の韓国生命工学研究院(KRIBB:Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology)に種子を寄託し、種子受託番号KCTC 11598BPを付与された。   The present inventors also obtained the rice cultivar OsNAS3-D1 with an increased trace metal content obtained from the above example from the International Depositary Authority of the Budapest Treaty dated November 18, 2009. The seeds were deposited at the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB) and given the seed accession number KCTC 11598BP.

本明細書で引用された配列番号1ないし24の配列は、配列目録ファイルを介して提出し、前記配列目録ファイルの内容は、その全体が援用によって、本明細書に含まれるものである。   The sequences of SEQ ID NOS: 1 to 24 cited in the present specification are submitted through a sequence catalog file, and the contents of the sequence catalog file are incorporated herein by reference in their entirety.

Claims (21)

微量元素の含有量が増加している植物体であって、前記微量元素は、鉄、亜鉛及び銅からなる群から選択されたものである植物体。   A plant body in which the content of trace elements is increased, wherein the trace element is selected from the group consisting of iron, zinc, and copper. 前記植物体は、イネ、麦またはトウモロコシであることを特徴とする請求項1に記載の植物体。   The plant according to claim 1, wherein the plant is rice, wheat or corn. 前記植物体は、OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の発現が増加したものであることを特徴とする請求項1に記載の植物体。   The plant body according to claim 1, wherein the plant body has an increased expression of an OsNAS2 gene or an OsNAS3 gene. 前記OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の発現増加は、OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の上流及び下流からなる群から選択された一つ以上の位置で、エンハンサーの挿入によってなされたことを特徴とする請求項3に記載の植物体。   The expression increase of the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene is performed by inserting an enhancer at one or more positions selected from the group consisting of upstream and downstream of the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene. Plant body. 4個のCaMV 35Sエンハンサーが連結された構造体が、OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の下流約10kb内の位置に挿入されていることを特徴とする請求項4に記載の植物体。   5. The plant according to claim 4, wherein the structure in which four CaMV 35S enhancers are linked is inserted at a position within about 10 kb downstream of the OsNAS2 gene or the OsNAS3 gene. 前記植物体は、種子受託番号KCTC 11597BPで寄託されたOsNAS2−D1イネ(oryza sativa)、または種子受託番号KCTC 11598BPで寄託されたOsNAS3−D1イネ(oryza sativa)であることを特徴とする請求項1に記載の植物体。   The plant body is OsNAS2-D1 rice (oryza sativa) deposited under seed deposit number KCTC 11597BP or OsNAS3-D1 rice (oryza sativa) deposited under seed deposit number KCTC 11598BP. The plant according to 1. 請求項1に記載の植物体から生産された産物を含有する機能性食品。   The functional food containing the product produced from the plant body of Claim 1. 請求項1に記載の植物体から生産された産物を含有する薬学的組成物。   A pharmaceutical composition comprising a product produced from the plant according to claim 1. 前記組成物は、鉄、亜鉛、銅及びそれらの組み合わせからなる群から選択された物質の欠乏によって引き起こされる疾病を治療するためのものであることを特徴とする請求項8に記載の組成物。   9. The composition of claim 8, wherein the composition is for treating a disease caused by a deficiency of a substance selected from the group consisting of iron, zinc, copper, and combinations thereof. 前記疾病は、鉄欠乏によって引き起こされた、貧血(anemia)、疲労(fatigue)、蒼白(pallor)、毛髪損傷(hair loss)、易刺激性(irritability)、弱気(weakness)、異食症(pica)、手足の爪割れ(brittle or grooved nails)、プランマー・ヴィンソン症候群(Plummer-Vinson syndrome)、損傷された免疫機能(impaired immune function)及びそれらの組み合わせ;亜鉛欠乏(zinc deficiency)によって引き起こされた、低亜鉛血症(hypozincemia)、毛髪損傷、皮膚損傷(skinlesion)、下痢、体組織の減退(wasting of body tissue)、腸性肢端皮膚炎(acrodermatitis enteropathica)、拒食症(anorexia)、認知機能及び運動機能の喪失(cognitive and motor function impairment)、無月経症(dysmenorrhea)及びそれらの組み合わせ;銅欠乏によって引き起こされた、貧血症(syndrome of anemia)、汎血球減少症(pancytopenia)、神経退化(neurodegeration)、メンケス病(Menkes disease)、痙縮(spasticity)、調和運動不能(ataxia)、神経障害(neuropathy)及びそれらの組み合わせからなる群から選択されたことを特徴とする請求項8に記載の組成物。   The diseases are caused by iron deficiency, anemia, fatigue, pallor, hair loss, irritability, weakness, phagocytosis (pica) Caused by zinc deficiency, brittle or grooved nails, plummer-vinson syndrome, impaired immune function and combinations thereof; Hypozincemia, hair damage, skinlesion, diarrhea, wasting of body tissue, acrodermatitis enteropathica, anorexia, cognitive function and Cognitive and motor function impairment, dysmenorrhea and combinations thereof; syndrome of anemia, pancytopenia caused by copper deficiency Claims selected from the group consisting of pancytopenia, neurodegeration, Menkes disease, spasticity, ataxia, neuropathy and combinations thereof Item 9. The composition according to Item 8. 外来エンハンサーを含む構造体を植物体に導入し、OsNAS2遺伝子またはOsNAS3遺伝子の発現が増加した植物体を得る段階を含む、鉄、亜鉛及び銅からなる群から選択された微量元素含有量が増加した植物体を製造する方法。   Increased content of trace elements selected from the group consisting of iron, zinc and copper, including the step of introducing a structure containing an exogenous enhancer into a plant to obtain a plant with increased expression of the OsNAS2 or OsNAS3 gene A method for producing a plant. 前記構造体を植物体に導入する段階は、花キャベツモザイクウイルスのプロモーターから由来した35Sエンハンサーが挿入されたTiプラスミドを植物体に導入する段階であり、前記植物体を得る段階は、前記35SエンハンサーがOsNAS2活性またはOsNAS3活性をコーディングする遺伝子の上流及び下流のうち、一つ以上の位置に挿入された植物体を選抜する段階であることを特徴とする請求項11に記載の微量元素含有量が増加した植物体を製造する方法。   The step of introducing the structure into a plant is a step of introducing a Ti plasmid into which a 35S enhancer derived from a promoter of flower cabbage mosaic virus is inserted into the plant, and the step of obtaining the plant includes the 35S enhancer. The trace element content according to claim 11, wherein is a step of selecting a plant inserted at one or more positions among upstream and downstream of a gene encoding OsNAS2 activity or OsNAS3 activity. A method for producing an increased plant. 前記35Sエンハンサーは、前記配列番号2または配列番号11のアミノ酸配列をコーディングする遺伝子の下流約10kb内の位置に挿入されることを特徴とする請求項12に記載の微量元素含有量が増加した植物体を製造する方法 。   The plant with increased trace element content according to claim 12, wherein the 35S enhancer is inserted at a position within about 10 kb downstream of the gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 11. Method of manufacturing the body. 前記35Sエンハンサーは、4コピーが連結されたものであることを特徴とする請求項12に記載の微量元素含有量が増加した植物体を製造する方法。   The method for producing a plant body having an increased trace element content according to claim 12, wherein the 35S enhancer is a copy of 4 copies. 前記植物体は、イネ(oryza sativa)であることを特徴とする請求項11に記載の微量元素含有量が増加した植物体を製造する方法。   The method according to claim 11, wherein the plant body is rice (oryza sativa). 前記植物体は、種子受託番号KCTC 11597BPで寄託されたOsNAS2−D1イネ(oryza sativa)、または種子受託番号KCTC 11598BPで寄託されたOsNAS3−D1イネ(oryza sativa)であることを特徴とする請求項11に記載の微量元素含有量が増加した植物体を製造する方法。   The plant body is OsNAS2-D1 rice (oryza sativa) deposited under seed deposit number KCTC 11597BP or OsNAS3-D1 rice (oryza sativa) deposited under seed deposit number KCTC 11598BP. 11. A method for producing a plant having an increased trace element content according to 11. 請求項1ないし請求項6のうち、いずれか1項に記載の植物体を、鉄及び亜鉛から構成される群から選択された一つ以上が不足した条件で生育させる段階を含む、植物体を生育させる方法。   A plant body comprising the step of growing the plant body according to any one of claims 1 to 6 under a condition in which one or more selected from the group consisting of iron and zinc is deficient. How to grow. 請求項1ないし請求項6のうち、いずれか1項に記載の植物体を過量の重金属が存在する条件で生育させる段階を含む、植物体を生育させる方法。   A method for growing a plant body comprising the step of growing the plant body according to any one of claims 1 to 6 under a condition in which an excessive amount of heavy metal is present. 前記重金属は、5mM以上の亜鉛、0.3mM以上の銅、または0.5mM以上のニッケルであることを特徴とする請求項18に記載の植物体を生育させる方法。   The method for growing a plant according to claim 18, wherein the heavy metal is zinc of 5 mM or more, copper of 0.3 mM or more, or nickel of 0.5 mM or more. 請求項1ないし請求項6のうち、いずれか1項に記載の植物体を高いpHの条件で生育させる段階を含む植物体を生育させる方法。   A method for growing a plant comprising the step of growing the plant according to any one of claims 1 to 6 under conditions of high pH. 前記pHは8.5以上であることを特徴とする請求項20に記載の植物体を生育させる方法。   The method for growing a plant according to claim 20, wherein the pH is 8.5 or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3171741A1 (en) * 2014-07-21 2017-05-31 Abbott Laboratories Nutrient delivery system
CN104513825B (en) * 2014-12-25 2017-05-24 中国科学院遗传与发育生物学研究所 Wheat salt-tolerant gene TaNAS1 and application thereof
CN110192947B (en) * 2019-05-28 2022-01-04 河南省超亚医药器械有限公司 Infant lung hot compress patch
CN110192948B (en) * 2019-05-28 2022-01-04 河南省超亚医药器械有限公司 Infant abdomen hot compress patch

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999057249A1 (en) * 1998-04-30 1999-11-11 Japan Science And Technology Corporation Nicotianamine synthase and gene encoding the same
JP2008043203A (en) * 2006-08-10 2008-02-28 Japan Science & Technology Agency Deoxymugineic acid synthase and utilization thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4084502B2 (en) 1999-07-05 2008-04-30 独立行政法人科学技術振興機構 Creation of iron deficiency resistant rice
KR20030084892A (en) * 2001-03-23 2003-11-01 과학기술진흥사업단 Deoxymugineic acid synthase and gene thereof
KR100471679B1 (en) 2003-05-12 2005-03-10 조용구 Transgenic Rice with Ferritin Gene

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999057249A1 (en) * 1998-04-30 1999-11-11 Japan Science And Technology Corporation Nicotianamine synthase and gene encoding the same
JP2008043203A (en) * 2006-08-10 2008-02-28 Japan Science & Technology Agency Deoxymugineic acid synthase and utilization thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6014018359; Hiroshi Masuda et al.: 'Overexpression of the Barley Nicotianamine Synthase Gene HvNAS1 Increases Iron and Zinc Concentratio' Rice Vol. 44, No. 2, 20090930, p. 155-166 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016041061A (en) * 2014-08-13 2016-03-31 ユニバーシティ−インダストリー コーオペレイション グループ オブ キョンヒ ユニバーシティUniversity−Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University Rice varieties with increased seed productivity and preparation methods thereof
KR101779030B1 (en) 2015-10-22 2017-09-15 충남대학교산학협력단 Molecular marker for selecting plant with enhanced zinc content and uses thereof

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WO2011071207A1 (en) 2011-06-16
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