JP2022526300A - ＲｕＢＰ再生および電子伝達の促進を介して植物中のバイオマスを増強する方法 - Google Patents

ＲｕＢＰ再生および電子伝達の促進を介して植物中のバイオマスを増強する方法 Download PDF

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Abstract

本開示の態様は、ＲｕｂＰ再生および電子伝達を促進する遺伝子改変を含んでいる増強されたバイオマスを有する遺伝子改変植物に関する。特に、本開示は、ＣＢタンパク質（例えば、ＦＢＰａｓｅ／ＳＢＰａｓｅまたはＳＢＰａｓｅ）の過剰発現、および光合成電子伝達タンパク質（例えば、シトクロムｃ６およびリスケ鉄硫黄の場合）の過剰発現を介して増強されたバイオマスを有する遺伝子改変植物に関する。

Description

発明の詳細な説明
〔関連出願の交差リファレンス〕
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１９年３月２１日に出願された米国仮出願第６２／８２１，７８６号の利益を主張する。
〔ＡＳＣＩＩテキストファイルとしての配列表の提出〕
ＡＳＣＩＩテキストファイルに関する以下の提出の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる：配列表のコンピュータ読み取り可能な形式（ＣＲＦ）（ファイル名：794542000640SEQLIST．TXT、記録日：２０２０年３月１６日、サイズ：３１６ＫＢ）。
〔技術分野〕
本開示は、遺伝子改変植物に関する。特に、本開示は、ＦＢＰａｓｅ／ＳＢＰａｓｅまたはＳＢＰａｓｅなどのカルビンベンソンサイクル（ＣＢ）タンパク質の過剰発現を介することを含んでいる、ＲｕＢＰ再生を促進する遺伝子改変を含む、およびシトクロムｃ６およびリスケ鉄硫黄（Rieske FeS）などの光合成電子伝達タンパク質の過剰発現を介することを含んでいる電子伝達を刺激する遺伝子改変を含む、増強されたバイオマスを有する遺伝子改変植物に関する。
〔背景〕
作物種の生産力は、農業管理および環境条件を含む複数の外部要因によって制限される。しかしながら、最適な管理および条件下でさえ、作物種のエネルギー変換効率は、依然として収量を制限し得る。エネルギー変換効率は、生産されたバイオマスエネルギーを、一定期間にわたり作物冠（crop canopy）によって遮断された光エネルギーで割った比率であり、光合成および呼吸などの植物内部プロセスによって決定される。モデリングは、主要な作物種のエネルギー変換効率が、他の生産力改善構成要素に遅れをとり、作物種の生産力改善における主要な障害物に相当することを示した（Zhu, et al., Annu. Rev. Plant. Biol. (2010)61:235-261）。
カルビンベンソンサイクル（ＣＢ）は、炭素の同化、すなわちバイオマスエネルギーの生成に関与するので、光合成を改善するための有望な標的である。初期の研究は、個々のＣＢ酵素のわずかな減少でさえ、炭素同化および植物成長を減少させるのに十分であることを示した。いくつかの酵素は他の酵素よりも大きな効果を有するが、異なる個々のＣＢ酵素を過剰発現することが、結果として、光合成炭素同化を増加させ、かつ植物成長を改善させることを、調査は示した。したがって、光合成炭素同化において単独の制限段階はない。これは、ＣＢ酵素活性を操作して生産性を増加することができるが、主要な作物種のための有効な工学的ストラテジーを開発することは、１つの構成要素を変えるほど簡単ではないことが今日まで証明されていることを意味する。
光合成電子伝達は、作物冠によって遮断された光エネルギーの利用に関与するので、光合成を改善するための別の考えられる標的である。光合成電子伝達鎖の個々の構成要素は、電子伝達速度を増加させ得ることが示されている。例えば、植物リスケ鉄硫黄タンパク質の過剰発現は、結果として、電子伝達速度を増加させ、および植物バイオマスを増加させた（Simkin, et al.,Plant Physiol. (2017) 175:134-145）。個々の構成要素が有望な結果を提供したが、研究は全体として、高等植物における光合成電子伝達の効率は、高等植物（例えば、プラストシアニン）の光合成電子伝達タンパク質によって制限されることを示した（Chida, et la., Plant Cell Physiol. (2007) 48:948-957；Finazzi, et la., Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. (2005) 102:7031-7036）。
作物種の最適の生産力を達成するために、改善されたエネルギー変換効率に対して明らかな必要性が存在する。改善されたエネルギー変換効率を有する植物を開発するために、光合成の異なった性状を組み込む多構成要素工学が必要とされる。
〔概要〕
これらの要求を満たすために、本開示は、ＲｕＢＰ再生および電子伝達を促進することによって植物バイオマスを増強する方法を提供する。特に、本開示は、ＣＢタンパク質（例えば、ＦＢＰａｓｅ／ＳＢＰａｓｅまたはＳＢＰａｓｅ）の過剰発現、および光合成電子伝達タンパク質（例えば、シトクロムｃ６およびリスケ鉄硫黄）の過剰発現を介して増強されたバイオマスを有する遺伝子改変植物に関する。
本開示の態様は、遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞を含み、植物、植物の一部、または細胞は、ＣＢタンパク質の活性を増加するＲｕＢＰ再生を向上する１つ以上の遺伝子改変および光合成電子伝達を向上する１つ以上の遺伝子改変を含む。この態様のさらなる実施形態は、光合成電子伝達を向上する１つ以上の遺伝子改変が１つ以上の光合成電子伝達タンパク質の過剰発現であることを含む。この態様のさらに別の実施形態は、シトクロムｃ６タンパク質、リスケ鉄硫黄タンパク質、または、シトクロムｃ６タンパク質およびリスケ鉄硫黄タンパク質、の群から選択される１つ以上の光合成電子伝達タンパク質を含む。この態様のさらなる実施形態は、１つ以上の光合成電子伝達タンパク質が、シトクロムｃ６タンパク質であることを含む。この態様のさらに別の実施形態は、シトクロムｃ６タンパク質が、藻類のシトクロムｃ６タンパク質であることを含む。この態様のさらなる実施形態において、藻類のシトクロムｃ６タンパク質は、配列番号４９、配列番号５０、配列番号５１、配列番号５２、配列番号５３、配列番号５４、配列番号５５、配列番号５６、配列番号５７、配列番号５８、配列番号５９、配列番号６０、配列番号６１、配列番号６２、配列番号６３、配列番号６４、配列番号６５、配列番号６６、配列番号６７、配列番号６８、配列番号６９、配列番号９５または配列番号１０２に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態において、藻類のシトクロムｃ６タンパク質は、配列番号９５に対して少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、１つ以上の光合成電子伝達タンパク質がリスケ鉄硫黄タンパク質であることを含む。この態様のさらなる実施形態において、リスケ鉄硫黄タンパク質は、配列番号７０、配列番号７１、配列番号７２、配列番号７３、配列番号７４、配列番号７５、配列番号７６、配列番号７７、配列番号７８、配列番号７９、配列番号８０、または配列番号１０１に対して少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、１つ以上の光合成電子伝達タンパク質がシトクロムｃ６タンパク質およびリスケ鉄硫黄タンパク質であることを含む。この態様のさらなる実施形態において、シトクロムｃ６タンパク質は、配列番号４９、配列番号５０、配列番号５１、配列番号５２、配列番号５３、配列番号５４、配列番号５５、配列番号５６、配列番号５７、配列番号５８、配列番号５９、配列番号６０、配列番号６１、配列番号６２、配列番号６３、配列番号６４、配列番号６５、配列番号６６、配列番号６７、配列番号６８、配列番号６９、配列番号９５、または配列番号１０２に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み；および、リスケ鉄硫黄タンパク質は、配列番号７０、配列番号７１、配列番号７２、配列番号７３、配列番号７４、配列番号７５、配列番号７６、配列番号７７、配列番号７８、配列番号７９、配列番号８０、または配列番号１０１に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。
シトクロムｃ６を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができる本態様のさらに別の実施形態では、シトクロムｃ６タンパク質が、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体のチラコイドルーメンに局在する。この態様のさらなる実施形態は、シトクロムｃ６タンパク質をチラコイドルーメンに局在させる輸送ペプチドを含むシトクロムｃ６タンパク質を含む。この態様のさらなる実施形態は、クロロフィルａ／ｂ結合タンパク質６輸送ペプチド、集光性複合体Ｉクロロフィルａ／ｂ結合タンパク質１輸送ペプチド、または、プラストシアニンシグナルペプチド、の群から選択されるシトクロムｃ６輸送ペプチドを含む。リスケ鉄硫黄を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができる本態様のさらに別の実施形態では、リスケ鉄硫黄タンパク質が、リスケ鉄硫黄タンパク質をチラコイド膜に局在させる輸送ペプチドを含む。この態様のさらなる実施形態は、シトクロムｆ輸送ペプチド、シトクロムｂ６輸送ペプチド、ＰｅｔＤ輸送ペプチド、ＰｅｔＧ輸送ペプチド、ＰｅｔＬ輸送ペプチド、ＰｅｔＮ輸送ペプチド、ＰｅｔＭ輸送ペプチド、および、プラストキノン輸送ペプチド、の群から選択されるリスケ鉄硫黄輸送ペプチドを含む。シトクロムｃ６を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された核酸配列をコードするシトクロムｃ６タンパク質をさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。リスケ鉄硫黄を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された核酸配列をコードするリスケ鉄硫黄タンパク質をさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。
前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態では、ＲｕＢＰ再生を向上する１つ以上の遺伝子改変は、ＣＢタンパク質の過剰発現を含む。この態様のさらなる実施形態は、セドヘプツロース－１，７－ビスホスファターゼ（ＳＢＰａｓｅ）、フルクトース－１，６－ビスホスフェートアルドラーゼ（ＦＢＰＡ）、葉緑体フルクトース－１，６－ビスホスファターゼ（ＦＢＰａｓｅ）、二機能性フルクトース－１，６－ビスホスファターゼ／セドヘプツロース－１，７－ビスホスファターゼ（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ）、または、トランスケトラーゼ（ＴＫ）、の群から選択されるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらなる実施形態は、ＳＢＰａｓｅであるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＳＢＰａｓｅは、配列番号１、配列番号２、配列番号３、配列番号４、配列番号５、配列番号６、配列番号７、配列番号８、配列番号９、配列番号１０、配列番号１１、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４、または配列番号９６に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体の葉緑体ストロマに局在しているＳＢＰａｓｅを含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＳＢＰａｓｅは、葉緑体ストロマにＳＢＰａｓｅを局在させる輸送ペプチドを含む。ＳＢＰａｓｅを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された核酸配列をコードするＳＢＰａｓｅをさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。この態様のさらなる実施形態は、ＦＢＰＡであるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらに別の実施形態では、ＦＢＰＡが、配列番号１５、配列番号１６、配列番号１７、配列番号１８、配列番号１９、配列番号２０、配列番号２１、配列番号２２、配列番号２３、配列番号２４、配列番号２５、配列番号２６、または配列番号９７に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体の葉緑体ストロマに局在されるＦＢＰＡを含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＦＢＰＡは、葉緑体ストロマにＦＢＰＡを局在化する輸送ペプチドを含む。ＦＢＰＡを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された核酸配列をコードするＦＢＰＡをさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。この態様のさらなる実施形態は、ＦＢＰａｓｅであるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＦＢＰａｓｅは、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、または配列番号９８に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体の葉緑体ストロマに局在しているＦＢＰａｓｅを含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＦＢＰａｓｅは、葉緑体ストロマにＦＢＰａｓｅを局在される輸送ペプチドを含む。ＦＢＰａｓｅを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された核酸配列をコードするＦＢＰａｓｅをさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。この態様のさらなる実施形態は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅであるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらなる実施形態は、シアノバクテリアＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅであるＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを含む。この態様のさらに別の実施形態において、シアノバクテリアＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅは、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、または配列番号９９に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体の葉緑体ストロマに局在しているＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを含む。この態様のさらなる実施形態において、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅは、葉緑体ストロマにＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを局在させる輸送ペプチドを含む。この態様のさらなる実施形態は、ゲラニオールシンターゼ輸送ペプチド、ＳＢＰａｓｅ輸送ペプチド、ＦＢＰＡ輸送ペプチド、ＦＢＰａｓｅ輸送ペプチド、トランスケトラーゼ輸送ペプチド、ＰＧＫ輸送ペプチド、ＧＡＰＤＨ輸送ペプチド、ＡＧＰａｓｅ輸送ペプチド、ＲＰＩ輸送ペプチド、ＲＰＥ輸送ペプチド、ＰＲＫ輸送ペプチド、または、ルビスコ（Rubisco）輸送ペプチド、の群から選択される輸送ペプチドを含む。ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された核酸配列をコードするＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅをさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。この態様のさらなる実施形態は、トランスケトラーゼであるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらに別の実施形態において、トランスケトラーゼは、配列番号４１、配列番号４２、配列番号４３、配列番号４４、配列番号４５、配列番号４６、配列番号４７、配列番号４８、または配列番号１００に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体の葉緑体ストロマに局在しているトランスケトラーゼを含む。トランスケトラーゼを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された核酸配列をコードするトランスケトラーゼをさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。
植物に内因性であり得るＣＢタンパク質を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらなる実施形態は、内因性であるＣＢタンパク質をコードする核酸を含む。この態様のさらなる実施形態は、ＣＢタンパク質を、過剰発現し、誘導的に発現し、特定の組織または細胞型において発現し、誘導的に過剰発現し、または特定の組織または細胞型において誘導的に発現するように遺伝子操作される、ＣＢタンパク質をコードする核酸に作動可能に連結されるプロモーターを含む。ＣＢタンパク質を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、異種由来であるＣＢタンパク質をコードする核酸を含む。
核酸配列をコードするリスケ鉄硫黄タンパク質を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、内因性であるリスケ鉄硫黄タンパク質をコードする核酸を含む。この態様のさらなる実施形態は、リスケ鉄硫黄タンパク質を、過剰発現し、誘導的に発現し、特定の組織または細胞型において発現し、誘導的に過剰発現し、または特定の組織または細胞型において誘導的に発現するように遺伝子操作される、リスケ鉄硫黄タンパク質をコードする核酸に作動可能に連結されたプロモーターを含む。核酸配列をコードするリスケ鉄硫黄タンパク質を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、異種由来であるＣＢタンパク質をコードする核酸を含む。
前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態において、植物は、未改変の野生型（ＷＴ）植物と比較して、増加したバイオマスを有する。この態様のさらなる実施形態は、１０００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１を超える光量を有する条件下で生育させた場合、未改変のＷＴ植物と比較して、改善した水利用効率を有する植物を含む。この態様のさらなる実施形態は、カウピー、ダイズ、キャッサバ、イネ、コムギ、オオムギ、トマト、ジャガイモ、タバコ、カノーラ、または、他のＣ３作物植物、の群から選択される植物を含む。この態様のさらに別の実施形態は、カウピー、ダイズ、キャッサバ、イネ、コムギ、オオムギ、および、タバコ、の群から選択される植物を含む。
植物の一部に関して前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、葉、茎、根、塊茎、花、種子、穀粒(kernel)、穀粒（grain）、果実、細胞、またはそれらの一部である植物の一部、および１つ以上の遺伝子改変を含む遺伝子改変植物の一部を含む。この態様のさらなる実施形態は、果実、塊茎、穀粒（kernel）、または穀粒（grain）である植物の一部を含む。花粉粒または胚珠に関して前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、前述の実施形態のいずれか１つの植物の遺伝子改変花粉粒または遺伝子改変胚珠を含み、遺伝子改変花粉粒または遺伝子改変胚珠は、１つ以上の遺伝子改変を含む。前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらなる実施形態は、前述の実施形態のいずれかの遺伝子改変植物から生産された遺伝子改変プロトプラストを含み、遺伝子改変プロトプラストは、１つ以上の遺伝子改変を含む。前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらなる実施形態は、前述の実施形態のいずれか１つの遺伝子改変植物由来のプロトプラストまたは細胞から生産された遺伝子改変組織培養物を含み、細胞またはプロトプラストは、葉、葉肉細胞、葯、めしべ、茎、葉柄、根、根端、塊茎、果実、種子、穀粒（kernel）、穀粒（grain）、花、子葉、胚軸、胚、または分裂組織の細胞の群から選択された植物の一部から生産され、遺伝子改変組織培養物は、１つ以上の遺伝的改変を含む。この態様のさらなる実施形態は、１つ以上の遺伝子改変を含む遺伝子改変組織培養物から再生された遺伝子改変植物を含む。前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、前述の実施形態のいずれか１つの遺伝子改変植物から生産された遺伝子改変植物種子を含む。
本開示のさらなる態様は、以下を含む前述の実施形態のいずれかの遺伝子改変植物を生産する方法を含む：（ａ）ＣＢタンパク質の活性を増加するＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変、光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変、またはＣＢタンパク質の活性を増加するＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変および光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変の両方を植物細胞、組織、または他の外植片に導入すること；（ｂ）遺伝子改変プラントレット（plantlet）に植物細胞、組織、または他の外植片を再生すること；および、（ｃ）ＣＢタンパク質の活性を増加するＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変、光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変、またはＣＢタンパク質の活性を増加するＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変および光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変の両方を有する遺伝子改変植物に遺伝子改変プラントレットを育てること。この態様のさらなる実施形態は、工程（ｂ）の前に植物細胞、組織、または他の外植片をスクリーニングまたは選択すること；工程（ｂ）と（ｃ）との間にプラントレットをスクリーニングまたは選択すること；または工程（ｃ）の後に植物をスクリーニングまたは選択すること、によって、１つ以上の遺伝子改変の成功した導入を確認することをさらに包含する。前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態では、形質転換が粒子衝撃（すなわち、バイオリスティック、遺伝子銃）、アグロバクテリウム媒介形質転換、リゾビウム媒介形質転換、または、プロトプラストトランスフェクションもしくは形質転換、の群から選択される形質転換方法を使用して行われる。
前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、ベクターを用いて導入される遺伝子改変を含む。この態様のさらなる実施形態において、ベクターは、１つ以上の光合成電子伝達タンパク質をコードするヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーター、１つ以上のＣＢタンパク質をコードするヌクレオチド、または１つ以上の光合成電子伝達タンパク質および１つ以上のＣＢタンパク質をコードするヌクレオチドを含む。この態様のさらに別の実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、の群から選択されるプロモーターを含む。前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらなる実施形態において、光合成電子伝達タンパク質が、シトクロムｃ６タンパク質、リスケ鉄硫黄タンパク質、または、シトクロムｃ６タンパク質およびリスケ鉄硫黄タンパク質、の群から選択される。この態様のさらに別の実施形態において、シトクロムｃ６タンパク質は、配列番号４９、配列番号５０、配列番号５１、配列番号５２、配列番号５３、配列番号５４、配列番号５５、配列番号５６、配列番号５７、配列番号５８、配列番号５９、配列番号６０、配列番号６１、配列番号６２、配列番号６３、配列番号６４、配列番号６５、配列番号６６、配列番号６７、配列番号６８、配列番号６９、配列番号９５または配列番号１０２に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらに別の実施形態において、リスケ鉄硫黄タンパク質は、配列番号７０、配列番号７１、配列番号７２、配列番号７３、配列番号７４、配列番号７５、配列番号７６、配列番号７７、配列番号７８、配列番号７９、配列番号８０、または配列番号１０１に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態において、ベクターは、ＣＢタンパク質をコードする核酸に作動可能に連結された核ゲノム配列を標的とする１つ以上の遺伝子編集構成要素を含む。本態様のさらに別の実施形態において、１つ以上の遺伝子編集構成要素は、核ゲノム配列を標的とするリボヌクレオタンパク質複合体；ＴＡＬＥＮタンパク質をコードしている配列を含んでいるベクター（ＴＡＬＥＮタンパク質は核ゲノム配列を標的とする）；ＺＦＮタンパク質をコードする配列を含むベクター（ＺＦＮタンパク質は核ゲノム配列を標的とする）；オリゴヌクレオチドドナー（ＯＤＮ）（ＯＤＮは核ゲノム配列を標的とする）；または、ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ酵素をコードする配列および標的配列を含むベクター（標的配列は核ゲノム配列を標的とする）、の群から選択される。
１つ以上のＣＢタンパク質をコードするヌクレオチドを含んでいるベクターを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらなる実施形態において、ＣＢタンパク質が、セドヘプツロース－１，７－ビスホスファターゼ（ＳＢＰａｓｅ）、フルクトース－１，６－ビスホスフェートアルドラーゼ（ＦＢＰＡ）、葉緑体フルクトース－１，６－ビスホスファターゼ（ＦＢＰａｓｅ）、二機能性フルクトース－１，６－ビスホスファターゼ／セドヘプツロース－１，７－ビスホスファターゼ（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ）、または、トランスケトラーゼ（ＴＫ）、の群から選択される。この態様のさらなる実施形態において、ＣＢタンパク質はＳＢＰａｓｅであり、ＳＢＰアーゼは、配列番号１、配列番号２、配列番号３、配列番号４、配列番号５、配列番号６、配列番号７、配列番号８、配列番号９、配列番号１０、配列番号１１、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４、または配列番号９６に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様の別の実施形態において、ＣＢタンパク質はＦＢＰＡであり、ＦＢＰＡは、配列番号１５、配列番号１６、配列番号１７、配列番号１８、配列番号１９、配列番号２０、配列番号２１、配列番号２２、配列番号２３、配列番号２４、配列番号２５、配列番号２６、または配列番号９７に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＣＢタンパク質はＦＢＰａｓｅであり、ＦＢＰａｓｅは、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、または配列番号９８に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態において、ＣＢタンパク質はＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅであり、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅは、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、または配列番号９９に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＣＢタンパク質はトランスケトラーゼであり、トランスケトラーゼは、配列番号４１、配列番号４２、配列番号４３、配列番号４４、配列番号４５、配列番号４６、配列番号４７、配列番号４８、または配列番号１００に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。
本開示のさらなる態様は、遺伝子改変植物を有する前述の実施形態のいずれかの遺伝子改変植物を栽培する方法を含み、当該方法は、遺伝子改変実生苗（seedling）、遺伝子改変プラントレット、遺伝子改変挿し木、遺伝子改変塊茎、遺伝子改変根、または遺伝子改変種子を土壌中に植え付けて、遺伝子改変植物を生産する、または遺伝子改変実生苗、遺伝子改変プラントレット、または遺伝子改変挿し木を土壌中で育てた根茎または第２の植物に接合して、遺伝子改変植物を生産する工程；植物を栽培して、収穫可能な種子、収穫可能な葉、収穫可能な根、収穫可能な挿し木、収穫可能な木、収穫可能な果実、収穫可能な穀粒（kernel）、収穫可能な塊茎、および／または収穫可能な穀粒（grain）を生産する工程；ならびに収穫可能な種子、収穫可能な葉、収穫可能な根、収穫可能な挿し木、収穫可能な木、収穫可能な果実、収穫可能な穀粒（kernel）、収穫可能な塊茎、および／または収穫可能な穀粒（grain）を収穫する工程、を含む。
〔図面の簡単な説明〕
本特許または本出願書類は、カラーを付して作成された少なくとも１つの図面を含んでいる。カラー図面を伴っている本特許または本特許出願公報の写しは、請求および必要な手数料の納付によって、特許庁が提供する。
図１Ａ～１Ｂは、トランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ系統を生成するために使用されるコンストラクトの模式図を示す。図１Ａは、Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ ＨａｖａｎａにおけるＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳｙｎＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ）の発現に使用されるコンストラクト（上部、ＥＣ２３０８３）およびＰｏｒｐｈｙｒａ ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓシトクロムｃ６（ＰｕＣｙｔｃ６）の発現に使用されるコンストラクト（下部、ＥＣ２３０２８）を示す。図１Ｂは、Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎにおけるシトクロムｃ６（ＰｕＣｙｔｃ６）の発現に使用されるコンストラクト（Ｂ２－Ｃ６）を示す。ＲＢ＝Ｔ－ＤＮＡ右縁；ｐＦＭＶ＝ゴマノハグサモザイクウイルスプロモーター；ｔＮＯＳ＝ノパリンシンターゼターミネーター；３５Ｓ＝カリフラワーモザイクウイルス３５Ｓプロモーター；ＨＰＴ＝Ａ．ｔｈａｌｉａｎａヒートショックタンパク質１８．２（ＨＳＰ）ターミネーター；ＬＢ＝Ｔ－ＤＮＡ左縁；ｐ２ｘ３５Ｓ＝２ｘカリフラワーモザイクウイルス３５Ｓプロモーター；ｔＨＳＰ＝Ａ．ｔｈａｌｉａｎａヒートショックタンパク質１８．２（ＨＳＰ）ターミネーター；ｐＮｏｓ＝ノパリンシンターゼプロモーター；ＮＰＴ ＩＩ＝ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子。
図２Ａ～２Ｅは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ、ＳＢＰａｓｅ、およびシトクロムｃ６を過剰発現するトランスジェニック植物のスクリーニングを示す。図２Ａは、ＳＢ系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢ系統０３、０６、２１、および４４）、Ｃ６系統（シトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；Ｃ６系統１５、４１、４７および５０）、ＳＢＣ６系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢＣ６系統１、２、および３）、ならびにコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｂは、Ｓ系統（ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；Ｓ系統３０および６０）、ＳＣ６系統（ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；ＳＣ６系統１、２および３）、ならびにコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｃは、コントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）に対するＳＢ系統およびＳＢＣ６系統におけるＦＢＰａｓｅ活性を示す。図２Ｄ～２Ｅは、６００～６５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１（ＰＰＦＤ）でのＦｑ’／Ｆｍ’（最大ＰＳＩＩ作動効率）を測定するために用いられた、管理された環境条件下で生育させた植物のクロロフィル蛍光イメージングを示す。図２Ｄは、６００ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）、ＳＢ系統、Ｃ６系統およびＳＢＣ６系統（１系統当たり６個の植物；１操作当たり３～４系統）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｅは、６５０ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴ植物）、Ｓ系統およびＳＣ６系統（ＣＮ＝１操作当たり１１個の植物；ＳおよびＳＣ６系統＝１操作当たり６～７個の植物）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｃ～２Ｅにおいて、アスタリスクは、コントロール群と統計的に異なる系統を示す（＊Ｐ＜０．０５）。
図３Ａ～３Ｂは、トランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ ＨａｖａｎａおよびＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ植物の生化学分析を示す。図３Ａは、野生型（ＷＴ）コントロール植物（ＣＮ）由来の抽出物と比較した、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ系統０３、０６、２１、および４４）およびＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６系統１、２、および３）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統の成熟葉由来の複数の実験を代表するタンパク質抽出物のイムノブロット解析を示し、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ抗体に対してブロットした。グリシン切断システム由来のＨタンパク質の発現は、ローディングコントロール（loding control）として使用した。図３Ｂは、ＷＴコントロール植物（ＣＮ）由来の抽出物と比較した、ＳＢＰａｓｅ（Ｓ系統Ｓ３０およびＳ６０）およびＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６系統１、２、および３）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ系統の成熟葉由来の複数の実験を代表するタンパク質抽出物のイムノブロット解析を示し、ＳＢＰａｓｅ抗体に対してブロットした。図３Ａ～３Ｂでは、グリシン切断システム（Ｈタンパク質）、トランスケトラーゼ（ＴＫ）、およびＲｕｂｉｓｃｏからのＨタンパク質の発現をローディングコントロールとして使用した。イムノブロット解析を、植物の複数のセットについて繰り返し、示した結果は、典型的なブロットの代表である。
図４は、図２Ｃに示した、分析したＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物におけるＦＢＰａｓｅ酵素アッセイの完全なデータセットを示す。棒は、コントロール（ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）におけるＦＢＰａｓｅ活性に対する試験したトランスジェニック系統におけるＦＢＰａｓｅ活性を表す。それぞれの棒は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを発現するＳＢ系統（ＳＢ０３、ＳＢ０６、ＳＢ２１、ＳＢ４４；中央に表示され、「ＳＢ」とラベル表示されている）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６を発現するＳＢＣ６系統（ＳＢＣ１、ＳＢＣ２、ＳＢＣ３；右側に表示され、「ＳＢＣ６」とラベル表示されている）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方；左側に黒色で表示されている）由来の個々の植物である。平均的なコントロール活性は、相対的なＦＢＰａｓｅ活性の１．０に黒い横棒で表示され、および「ＣＮ」とラベル表示されている。
図５Ａ～５Ｂは、シトクロムｃ６を発現するトランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物の生化学分析を示す。図５Ａは、Ｃ６系統（Ｃ１５、Ｃ４１、およびＣ４７）、ＷＴコントロール系統、およびヌルセグリガント（Ａ）コントロール系統、ならびにＰｏｒｐｈｙｒａ ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓ粗タンパク質抽出物（Ｐ）の発育中の葉のプール由来のタンパク質抽出物のイムノブロット解析を示す。図５Ｂは、図５Ａにおけるイムノブロット膜のポンソー染色を示し、図５Ａにおける植物葉抽出物と同様のローディングレベルであることを明らかにした。
図６Ａ～６Ｂは、２０１７年の圃場実験（すなわち、圃場栽培植物を評価する実験）中の平均環境条件を示す。図６Ａは、２０１７年の圃場実験からの平均の１日の光量（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１）を示す。図６Ｂは、２０１７年の圃場実験からの気温（℃）を示す。図６Ａ～６Ｂにおいて、黒色＝２０１７年 実験１、および灰色＝２０１７年実験２である。
図７Ａ～７Ｂは、管理された条件下（すなわち、温室（ＧＨ））で生育したトランスジェニック植物の光合成応答を示す。図７Ａ～７Ｂは、光合成の炭素固定率（Ａ（μｍｏｌ ｍ －２ ｓ－１））、光におけるＰＳＩＩの実際の作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）、ＰＳＩＩから引き出された電子シンク（electron sinks）（Ｆｑ’／Ｆｖ’）、およびＰＳＩＩの最大効率（Ｆｖ’／Ｆｍ’）を示している。パラメータは、飽和光レベル（４００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１から１０００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１の間で発振された温室内の自然光レベル；４００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１の最小の放射照度レベルを維持するために必要に応じて、補助光が提供された）でのＣＯ２濃度の増加（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））の関数として決定された。図７Ａは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）、およびコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統の成熟葉の光合成応答を示す。図７Ｂは、ＳＢＰａｓｅ（Ｓ）、ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６）、およびコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を表現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ系統の成熟葉（左列）および発育中の葉（すなわち、長さ１１～１３ｃｍ；右列）の光合成応答を示す。図７Ａ～７Ｂにおいて、３～４個の独立したトランスジェニック系統由来の３～４個の個々の植物を評価した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを用いて決定したトランスジェニックとコントロール群との間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。
図８は、ＳＢＰａｓｅの発現の増加またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の発現の増加が、管理された条件下（すなわち、温室（ＧＨ））で生育された植物におけるバイオマスを増加させることを示す。グラフの左列は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、およびＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）を発現する４０日齢のＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統についてのコントロール値の割合として表示された植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。グラフの右列は、ＳＢＰａｓｅ（Ｓ）およびＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６）を発現する５６日齢のＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ系統についてのコントロール値の割合として表示された植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。２～４個の独立したトランスジェニック系統由来の５～６個の個々の植物を評価した。ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方を含有するコントロール群について得られた値は、１００％に設定された灰色の陰影として示され、グラフ上に重ねられている。アスタリスクは、チューキーの事後検定を用いたＡＮＯＶＡを使用して決定されたトランスジェニックとコントロール群との間、または遺伝子型間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。
図９は、ＳＢＰａｓｅの発現の増加、またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の発現の増加が、ＧＨ生育植物のバイオマスの増加を引き起こすことを示す。グラフの左列は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、およびＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）を発現する４０日齢のＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統についてのコントロール値の割合として表示された葉数、葉乾燥重量、および茎乾燥重量の平均±ＳＥを示す。グラフの右列は、ＳＢＰａｓｅ（Ｓ）およびＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６）を発現する５６日齢のＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ系統についてのコントロール値の割合として表示された葉数、葉乾燥重量、および茎乾燥重量の平均±ＳＥを示す。２～４個の独立したトランスジェニック系統由来の５～６個の個々の植物を評価した。ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方を含有するコントロール群について得られた値は、１００％に設定された灰色の陰影として示され、グラフ上に重ねられている。アスタリスクは、チューキーの事後検定を用いたＡＮＯＶＡを使用して決定されたトランスジェニックとコントロール群との間、または遺伝子型間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。
図１０Ａ～１０Ｃは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の同時発現が、圃場栽培植物におけるバイオマスを増大させることを示す。図１０Ａは、シトクロムｃ６（Ｃ６）またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）を発現する４０日齢（すなわち、若い）の２０１６年圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。図１０Ｂは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ系統；薄い灰色の棒）またはシトクロムｃ６（Ｃ６系統；濃い灰色の棒）を発現する５７日齢の圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。図１０Ｃは、シトクロムｃ６（Ｃ６系統；濃い灰色の棒）またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６系統；白色の棒）を発現する６１日齢（すなわち、開花期）の圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。２～３個の独立したトランスジェニック系統（図１０Ａ）由来の６個の個々の植物または２～３個の独立したトランスジェニック系統（図１０Ｂ～１０Ｃ）由来の２４個の個々の植物を評価した。ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方を含有するコントロール群について得られた値は、１００％に設定された灰色の陰影として示され、グラフ上に重ねられている。アスタリスクは、チューキーの事後検定を用いたＡＮＯＶＡを使用してトランスジェニックとコントロール群との間、または遺伝子型間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。
図１１Ａ～１１Ｂは、圃場栽培トランスジェニック植物の光合成能力を示す。図１１Ａは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、コントロール植物（ＣＮ；ＷＴとａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統由来の成熟葉における飽和光レベルでのＣＯ２濃度の増加（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ －２））の関数として、光合成の炭素固定率（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））およびＰＳＩＩの作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）を示す。差し込み棒グラフは、圃場栽培ＳＢおよびＣ６ Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統、ならびにＣＮ系統由来の成熟葉の最大炭素固定率（Ａｍａｘ）を示す。図１１Ｂは、シトクロムｃ６（Ｃ６）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統由来の成熟葉における飽和光レベルでのＣＯ２濃度の増加（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２）の関数として、光合成の炭素固定率（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））およびＰＳＩＩの作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）を示す。差し込み棒グラフは、圃場栽培Ｃ６およびＳＢＣ６ Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統、ならびにＣＮ系統由来の成熟葉の最大炭素固定率（Ａｍａｘ）を示す。図１１Ａ～１１Ｂにおいて、２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物の平均±ＳＥを示す。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡによって決定されたときの、トランスジェニックとコントロール群との間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５。
図１２Ａ～１２Ｄは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の同時発現が、圃場条件下での水利用効率を増加させることを示す。図１２Ａは、平均±ＳＥの正味のＣＯ２同化速度（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１２Ｂは、平均±ＳＥの気孔伝導度（ｇｓ（ｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１２Ｃは、平均±ＳＥの細胞間ＣＯ２濃度（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））を示し、図１２Ｄは、平均±ＳＥの潜在的水利用効率（ｉＷＵＥ（Ａ／ｇｓ））を示す。図１２Ａ～１２Ｄに示されるパラメータは、シトクロムｃ６（Ｃ６）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統における光（ＰＰＦＤ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））の関数として提供される。２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物を評価した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを使用して決定したトランスジェニック系統とコントロール群との間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。
図１３Ａ～１３Ｄは、２０１７年圃場実験１にてＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅまたはシトクロムｃ６を発現したＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物における吸収光量に対するガス交換パラメータの応答を示す。図１３Ａは、正味のＣＯ２同化速度（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１３Ｂは、気孔伝導度（ｇｓ（ｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１３Ｃは、細胞間ＣＯ２濃度（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））を示し、図１３Ｄは、潜在的水利用効率（ｉＷＵＥ（Ａ／ｇｓ））を示す。図１３Ａ～１３Ｄに示されるパラメータは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統における光（ＰＰＦＤ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））の関数として提供される。２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物を評価し、平均±ＳＥを示した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを使用して決定した群間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。
図１４Ａ～１４Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（Ｃ＿ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＸＰ＿００１６９１９９７．１（配列番号１３）；Ｃ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ＿ＳＢＰａｓｅ＿Ｐ４６２８４．１（配列番号１４））、Ｚｅａ ｍａｙｓ（Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＮＰ＿００１１４８４０２．１（配列番号１０）；Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＯＮＭ３６３７８．１ 配列番号１１））、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号９）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（Ｔ＿ａｅｓｔｉｖｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿Ｐ４６２８５．１（配列番号７）；Ｔ＿ａｅｓｔｉｖｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＣＢＨ３２５１２．１（配列番号８））、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号１）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号２）、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号６）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（配列番号１２）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号３）、およびＮｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（Ｎ＿ｔａｂａｃｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿０１６４５５１２５．１（配列番号４）；Ｎ＿ｔａｂａｃｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿０１６４９７３２１．１（配列番号５））由来のＳＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１４Ａは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１４Ｂは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す（囲みは、非ＴＲｘ（酸化還元）活性化ＳＢＰａｓｅを有する植物を産生するために変異されるべきシステイン残基を示す）。図１４Ｃは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１４Ｄは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部を示す。
図１５Ａ～１５Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号２６）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号１７）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号１８）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号１５）、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号１６）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰＡ＿ＮＰ＿００１３４７０７９．１（配列番号２２）、Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰＡ１＿ＸＰ＿００３５２２８４１．１（配列番号２３））、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号２４）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＦＢＰＡ＿ＡＣＧ３６７９８．１（配列番号１９）、Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＦＢＰＡ＿ＰＷＺ４５９２１．１（配列番号２０））、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号２１）、およびＢｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号２５）由来のＦＢＰＡポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１５Ａは、ＦＢＰＡポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１５Ｂは、ＦＢＰＡポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１５Ｃは、ＦＢＰＡポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１５Ｄは、ＦＢＰＡポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。
図１６Ａ～１６Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号３７）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号３５）、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号３３）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号３６）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号２７）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号３４）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰａｓｅ＿ＮＰ＿００１２３８２６９．２（配列番号２８）；Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰａｓｅ＿ＸＰ＿００３５５２２１６．１（配列番号２９））、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号３０）、およびＳｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号３２）由来のＦＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１６Ａは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１６Ｂは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１６Ｃは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１６Ｄは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。図１６Ｂ～１６Ｃにおいて、囲みは、非ＴＲｘ（酸化還元）活性化ＦＢＰａｓｅを有する植物を産生するために変異されるべきシステイン残基を示す。
図１７Ａ～１７Ｂは、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ種 ＰＣＣ６８０３（配列番号３８）、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ種 ＰＣＣ６７１４（配列番号３９）およびＭｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（配列番号４０）由来のＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１７Ａは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１７Ｂは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。
図１８Ａ～１８Ｅは、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５５７２４０．１（配列番号４６）；Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５８１１２８．１（配列番号４７））、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号４５）、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号４３）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号４４）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ１（配列番号４１）；Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ２（配列番号４８））、およびＢｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号４２）由来のトランスケトラーゼポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１８Ａは、トランスケトラーゼポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１８Ｂは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１８Ｃは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１８Ｄは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第３部分のアラインメントを示す。図１８Ｅは、トランスケトラーゼポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。
図１９Ａ～１９Ｂは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号８０）、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号７４）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号７８）、Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ（配列番号７６）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号７５）、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号７７）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号７０）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号７１）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（配列番号７９）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号７２）、およびＮｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号７３）由来のリスケ鉄硫黄ポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１９Ａは、リスケ鉄硫黄ポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１９Ｂは、トランスケトラーゼポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。
図２０Ａ～２０Ｃは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号４９）、Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａ ａｃｕｍｉｎａｔａ（配列番号６８）、Ｃｈａｍａｅｓｉｐｈｏｎ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｕｓ（配列番号６９）、Ｐｙｒｏｐｉａ ｔｅｎｅｒａ（配列番号５３）、Ｐｏｒｐｈｙｒａ ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓ（配列番号９５）、Ｐｏｒｐｈｙｒａ ｐｕｒｐｕｒｅａ（配列番号５１）、Ｂａｎｇｉａ ｆｕｓｃｏｐｕｒｐｕｒｅａ（配列番号５０）、Ｐｙｒｏｐｉａ ｐｕｌｃｈｒａ（配列番号５２）、Ｕｌｖａ ｆａｓｃｉａｔａ（配列番号６４）、Ｔｈｏｒｅａ ｈｉｓｐｉｄａ（配列番号５５）、Ｇｒａｃｉｌａｒｉａ ｆｅｒｏｘ（配列番号５８）、Ｇｒａｃｉｌａｒｉｏｐｓｉｓ ｍｃｌａｃｈｌａｎｉｉ（配列番号６２）、Ａｈｎｆｅｌｔｉａ ｐｌｉｃａｔａ（配列番号５６）、Ｐｏｒｏｌｉｔｈｏｎ ｏｎｋｏｄｅｓ（配列番号５７）、Ｓａｃｃｈａｒｉｎａ ｊａｐｏｎｉｃａ（配列番号６７）、Ｓａｒｇａｓｓｕｍ ｃｏｎｆｕｓｕｍ（配列番号５９）、Ｆｕｃｕｓ ｖｅｓｉｃｕｌｏｓｕｓ変種 ｓｐｉｒａｌｉｓ（配列番号６５）、Ｐｏｒｐｈｙｒｉｄｉｕｍ ｐｕｒｐｕｒｅｕｍ（配列番号５４）、Ｔｒａｃｈｙｄｉｓｃｕｓ ｍｉｎｕｔｕｓ（配列番号６０）、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ｏｃｕｌａｔａ（配列番号６６）、Ｖｉｓｃｈｅｒｉａ種 ＣＡＵＰ Ｑ（配列番号６１）、およびＭｏｎｏｄｏｐｓｉｓ種 ＭａｒＴｒａｓ２１（配列番号６３）由来のシトクロムｃ６ポリペプチド配列のアラインメントを示す。図２０Ａは、シトクロムｃ６ポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図２０Ｂは、シトクロムｃ６ポリペプチドの中央部のアラインメントを示す。図２０Ｃは、シトクロムｃ６ポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。
〔詳細な説明〕
以下の説明は、例示的な方法、パラメータなどを記載する。しかしながら、そのような説明は本開示の適用範囲に対する限定として意図されておらず、代わりに、例示的な実施形態の説明として提供されることが認識されるべきである。
（遺伝子改変植物および種子）
本開示の態様は、遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞を含み、植物、植物の一部、または細胞は、ＣＢタンパク質の活性を増加するＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変および光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変を含む。この態様のさらなる実施形態は、１つ以上の光合成電子伝達タンパク質の過剰発現である光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変を含む。この態様のさらに別の実施形態は、シトクロムｃ６タンパク質、リスケ鉄硫黄タンパク質、または、シトクロムｃ６タンパク質およびリスケ鉄硫黄タンパク質、の群から選択される１つ以上の光合成電子伝達タンパク質を含む。この態様のさらなる実施形態は、シトクロムｃ６タンパク質である１つ以上の光合成電子伝達タンパク質を含む。この態様のさらに別の実施形態は、藻類のシトクロムｃ６タンパク質であるシトクロムｃ６タンパク質を含む。この態様のさらなる実施形態において、藻類のシトクロムｃ６タンパク質は、配列番号４９、配列番号５０、配列番号５１、配列番号５２、配列番号５３、配列番号５４、配列番号５５、配列番号５６、配列番号５７、配列番号５８、配列番号５９、配列番号６０、配列番号６１、配列番号６２、配列番号６３、配列番号６４、配列番号６５、配列番号６６、配列番号６７、配列番号６８、配列番号６９、配列番号９５、または配列番号１０２に対して、少なくとも７０％配列同一性、少なくとも７１％配列同一性、少なくとも７２％配列同一性、少なくとも７３％配列同一性、少なくとも７４％配列同一性、少なくとも７５％配列同一性、少なくとも７６％配列同一性、少なくとも７７％配列同一性、少なくとも７８％配列同一性、少なくとも７９％配列同一性、少なくとも８０％配列同一性、少なくとも８１％配列同一性、少なくとも８２％配列同一性、少なくとも８３％配列同一性、少なくとも８４％配列同一性、少なくとも８５％配列同一性、少なくとも８６％配列同一性、少なくとも８７％配列同一性、少なくとも８８％配列同一性、少なくとも８９％配列同一性、少なくとも９０％配列同一性、少なくとも９１％配列同一性、少なくとも９２％配列同一性、少なくとも９３％配列同一性、少なくとも９４％配列同一性、少なくとも９５％配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態において、藻類のシトクロムｃ６タンパク質は、配列番号９５に対して、少なくとも７０％配列同一性、少なくとも７１％配列同一性、少なくとも７２％配列同一性、少なくとも７３％配列同一性、少なくとも７４％配列同一性、少なくとも７５％配列同一性、少なくとも７６％配列同一性、少なくとも７７％配列同一性、少なくとも７８％配列同一性、少なくとも７９％配列同一性、少なくとも８０％配列同一性、少なくとも８１％配列同一性、少なくとも８２％配列同一性、少なくとも８３％配列同一性、少なくとも８４％配列同一性、少なくとも８５％配列同一性、少なくとも８６％配列同一性、少なくとも８７％配列同一性、少なくとも８８％配列同一性、少なくとも８９％配列同一性、少なくとも９０％配列同一性、少なくとも９１％配列同一性、少なくとも９２％配列同一性、少なくとも９３％配列同一性、少なくとも９４％配列同一性、少なくとも９５％配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらに別の実施形態において、藻類のシトクロムｃ６タンパク質は、配列番号１０２に対して、少なくとも７０％配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、リスケ鉄硫黄タンパク質である１つ以上の光合成電子伝達タンパク質を含む。この態様のさらなる実施形態において、リスケ鉄硫黄タンパク質は、配列番号７０、配列番号７１、配列番号７２、配列番号７３、配列番号７４、配列番号７５、配列番号７６、配列番号７７、配列番号７８、配列番号７９、配列番号８０、または配列番号１０１に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％配の列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらに別の実施形態において、リスケ鉄硫黄タンパク質は、配列番号１０１に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、シトクロムｃ６タンパク質およびリスケ鉄硫黄タンパク質である１つ以上の光合成電子伝達タンパク質を含む。この態様のさらなる実施形態において、シトクロムｃ６タンパク質は、配列番号４９、配列番号５０、配列番号５１、配列番号５２、配列番号５３、配列番号５４、配列番号５５、配列番号５６、配列番号５７、配列番号５８、配列番号５９、配列番号６０、配列番号６１、配列番号６２、配列番号６３、配列番号６４、配列番号６５、配列番号６６、配列番号６７、配列番号６８、配列番号６９、配列番号９５、または配列番号１０２に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み；リスケ鉄硫黄タンパク質は、配列番号７０、配列番号７１、配列番号７２、配列番号７３、配列番号７４、配列番号７５、配列番号７６、配列番号７７、配列番号７８、配列番号７９、配列番号８０、または配列番号１０１に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。
シトクロムｃ６を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態では、シトクロムｃ６タンパク質が、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体のチラコイドルーメンに局在する。この態様のさらなる実施形態は、シトクロムｃ６タンパク質をチラコイドルーメンに局在させる輸送ペプチドを含んでいるシトクロムｃ６タンパク質を含む。この態様のさらなる実施形態は、クロロフィルａ／ｂ結合タンパク質６輸送ペプチド、集光性複合体Ｉクロロフィルａ／ｂ結合タンパク質１輸送ペプチド、または、プラストシアニンシグナルペプチド、の群から選択されるシトクロムｃ６輸送ペプチドを含む。リスケ鉄硫黄を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態では、リスケ鉄硫黄タンパク質が、リスケ鉄硫黄タンパク質をチラコイド膜に局在させる輸送ペプチドを含む。この態様の別の実施形態は、シトクロムｂ６ｆ複合体タンパク質輸送ペプチドであるリスケ鉄硫黄輸送ペプチドを含む。この態様のさらなる実施形態は、シトクロムｆ輸送ペプチド、シトクロムｂ６輸送ペプチド、ＰｅｔＤ輸送ペプチド、ＰｅｔＧ輸送ペプチド、ＰｅｔＬ輸送ペプチド、ＰｅｔＮ輸送ペプチド、ＰｅｔＭ輸送ペプチド、および、プラストキノン輸送ペプチド、の群から選択されるリスケ鉄硫黄輸送ペプチドを含む。シトクロムｃ６を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された核酸配列をコードするシトクロムｃ６タンパク質をさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。リスケ鉄硫黄を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結されたリスケ鉄硫黄タンパク質をコードする核酸配列をさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。
前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態では、ＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変が、ＣＢタンパク質の過剰発現を含む。この態様のさらなる実施形態は、セドヘプツロース－１，７－ビスホスファターゼ（ＳＢＰａｓｅ）、フルクトース－１，６－ビスホスフェートアルドラーゼ（ＦＢＰＡ）、葉緑体フルクトース－１，６－ビスホスファターゼ（ＦＢＰａｓｅ）、二機能性フルクトース－１，６－ビスホスファターゼ／セドヘプツロース－１，７－ビスホスファターゼ（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ）、または、トランスケトラーゼ（ＴＫ）、の群から選択されるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらなる実施形態は、ＳＢＰａｓｅであるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＳＢＰａｓｅは、配列番号１、配列番号２、配列番号３、配列番号４、配列番号５、配列番号６、配列番号７、配列番号８、配列番号９、配列番号１０、配列番号１１、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４、または配列番号９６に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＳＢＰａｓｅは、配列番号９６に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、ＳＢＰａｓｅが、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体の葉緑体ストロマに局在することを含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＳＢＰａｓｅが、葉緑体ストロマにＳＢＰａｓｅを局在させる輸送ペプチドを含む。ＳＢＰａｓｅを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された、ＳＢＰａｓｅをコードする核酸配列をさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。この態様のさらなる実施形態は、ＦＢＰＡであるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＦＢＰＡは、配列番号１５、配列番号１６、配列番号１７、配列番号１８、配列番号１９、配列番号２０、配列番号２１、配列番号２２、配列番号２３、配列番号２４、配列番号２５、配列番号２６、または配列番号９７に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＦＢＰＡは、配列番号９７に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体の葉緑体ストロマに局在するＦＢＰＡを含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＦＢＰＡは、葉緑体ストロマにＦＢＰＡを局在させる輸送ペプチドを含む。ＦＢＰＡを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された、ＦＢＰＡをコードする核酸配列をさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。この態様のさらなる実施形態は、ＦＢＰａｓｅであるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらに別の実施形態では、ＦＢＰａｓｅが、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、または配列番号９８に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＦＢＰａｓｅは、配列番号９８に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体の葉緑体ストロマに局在するＦＢＰａｓｅを含む。この態様のさらに別の実施形態において、ＦＢＰａｓｅは、葉緑体ストロマにＦＢＰａｓｅを局在させる輸送ペプチドを含む。ＦＢＰａｓｅを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された、ＦＢＰａｓｅをコードする核酸配列をさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。この態様のさらなる実施形態は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅであるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらなる実施形態は、シアノバクテリアＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅであるＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを含む。この態様のさらに別の実施形態において、シアノバクテリアＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅは、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、または配列番号９９に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、

少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらに別の実施形態において、シアノバクテリアＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅは、配列番号９９に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体の葉緑体ストロマに局在するＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを含む。この態様のさらなる実施形態において、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅは、葉緑体ストロマにＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを局在させる輸送ペプチドを含む。この態様のさらに別の実施形態は、植物の葉緑体ストロマのタンパク質輸送ペプチドである輸送ペプチドを含む。この態様のさらなる実施形態は、ゲラニオールシンターゼ輸送ペプチド、ＳＢＰａｓｅ輸送ペプチド、ＦＢＰＡ輸送ペプチド、ＦＢＰａｓｅ輸送ペプチド、トランスケトラーゼ輸送ペプチド、ＰＧＫ輸送ペプチド、ＧＡＰＤＨ輸送ペプチド、ＡＧＰａｓｅ輸送ペプチド、ＲＰＩ輸送ペプチド、ＲＰＥ輸送ペプチド、ＰＲＫ輸送ペプチド、または、ルビスコ輸送ペプチド、の群から選択される輸送ペプチドを含む。ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅをコードする核酸配列をさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。この態様のさらなる実施形態は、トランスケトラーゼであるＣＢタンパク質を含む。この態様のさらに別の実施形態において、トランスケトラーゼは、配列番号４１、配列番号４２、配列番号４３、配列番号４４、配列番号４５、配列番号４６、配列番号４７、配列番号４８、または配列番号１００に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらに別の実施形態において、トランスケトラーゼは、配列番号１００に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。この態様のさらなる実施形態は、遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体の葉緑体ストロマに局在するトランスケトラーゼを含む。トランスケトラーゼを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、植物プロモーターに作動可能に連結された、トランスケトラーゼをコードする核酸配列をさらに含む。この態様のさらなる実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、から選択されるプロモーターを含む。
ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅではないＣＢタンパク質を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらなる実施形態は、内因性であるＣＢタンパク質をコードする核酸を含む。この態様のさらなる実施形態は、ＣＢタンパク質を過剰発現し、誘導的に発現し、特定の組織または細胞型において発現し、誘導的に過剰発現し、または特定の組織または細胞型において誘導的に発現するように遺伝子操作されているＣＢタンパク質をコードする核酸に作動可能に連結されるプロモーターを含む。ＣＢタンパク質を有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、異種由来であるＣＢタンパク質をコードする核酸を含む。
前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態では、植物は、未改変の野生型（ＷＴ）植物と比較してバイオマスが増加している。この態様のさらなる実施形態は、１０００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１を超える光量を用いた条件下で生育させた場合、未改変のＷＴ植物と比較して、水利用効率が改善した植物を含む。この態様のさらなる実施形態は、カウピー（例えば、ササゲマメ（black-eyed pea）、ハタササゲ（catjang）、ジュウロクササゲ（yardlong bean）、Ｖｉｇｎａ ｕｎｇｕｉｃｕｌａｔａ）、ダイズ（例えば、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｓｏｊａ）、キャッサバ（例えば、マニオック、ユッカ、Ｍａｎｉｈｏｔ ｅｓｃｕｌｅｎｔａ）、イネ（例えば、インディカイネ、ジャポニカイネ、香り米、餅米、Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ、Ｏｒｙｚａ ｇｌａｂｅｒｒｉｍａ）、コムギ（例えば、一般的なコムギ、スペルトコムギ（spelt）、デュラム、ヒトツブコムギ（einkorn）、エンマーコムギ（emmer）、カムット（kamut）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ｓｐｅｌｔａ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ｄｕｒｕｍ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ｕｒａｒｔｕ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ｍｏｎｏｃｏｃｃｕｍ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ｔｕｒａｎｉｃｕｍ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ種）、オオムギ（例えば、Ｈｏｒｄｅｕｍ ｖｕｌｇａｒｅ）、トマト（例えば、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ）、ジャガイモ（例えば、ラセットポテト、イエローポテト、レッドポテト、Ｓｏｌａｎｕｍ ｔｕｂｅｒｏｓｕｍ）、タバコ（例えば、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ）、カノーラ（例えば、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｒａｐａ、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｊｕｎｃｅａ）、または、他のＣ３作物植物、の群から選択される植物を含む。この態様のさらに別の実施形態は、カウピー（例えば、ササゲ、ハタササゲ、ジュウロクササゲ、Ｖｉｇｎａ ｕｎｇｕｉｃｕｌａｔａ）、ダイズ（例えば、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｓｏｊａ）、キャッサバ（例えば、マニオック、ユッカ、Ｍａｎｉｈｏｔ ｅｓｃｕｌｅｎｔａ）、イネ（例えば、インディカイネ、ジャポニカイネ、香り米、餅米、Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ、Ｏｒｙｚａ ｇｌａｂｅｒｒｉｍａ）、コムギ（例えば、一般的なコムギ、スペルトコムギ、デュラム、ヒトツブコムギ、エンマーコムギ、カムット、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ｓｐｅｌｔａ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ｄｕｒｕｍ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ｕｒａｒｔｕ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ｍｏｎｏｃｏｃｃｕｍ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ｔｕｒａｎｉｃｕｍ、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ種）、オオムギ（例えば、Ｈｏｒｄｅｕｍ ｖｕｌｇａｒｅ）、および、タバコ（例えば、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ）、の群から選択される植物を含む。
植物の一部に関して前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、葉、茎、根、塊茎、花、種子、穀粒（kernel）、穀粒（grain）、果実、細胞、またはそれらの一部である植物の一部、および１つ以上の遺伝子改変を含んでいる遺伝子改変植物の一部を含む。この態様のさらなる実施形態は、果実、塊茎、穀粒（kernel）、または穀粒（grain）である植物の一部を含む。花粉粒または胚珠に関して前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、前述の実施形態のいずれか１つの植物の遺伝子改変花粉粒または遺伝子改変胚珠を含み、遺伝子改変花粉粒または遺伝子改変胚珠は、１つ以上の遺伝子改変を含む。前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらなる実施形態は、前述の実施形態のいずれかの遺伝子改変植物から生産された遺伝子改変プロトプラストを含み、遺伝子改変プロトプラストは、１つ以上の遺伝的改変を含む。前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらなる実施形態は、前述の実施形態のいずれか１つの遺伝子改変植物由来のプロトプラストまたは細胞から生産された遺伝子改変組織培養物を含み、細胞またはプロトプラストは、葉、葉肉細胞、葯、めしべ、茎、葉柄、根、根端、塊茎、果実、種子、穀粒（kernel）、穀粒（grain）、花、子葉、胚軸、胚、または、分裂組織の細胞、の群から選択される植物の一部から生産され、遺伝子改変組織培養物は、１つ以上の遺伝的改変を含む。この態様のさらなる実施形態は、１つ以上の遺伝子改変を含む、遺伝子改変組織培養物から再生された遺伝子改変植物を含む。前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、前述の実施形態のいずれか１つの遺伝子改変植物から生産された遺伝子改変植物種子を含む。
（遺伝子改変植物を生産し、栽培する方法）
本開示のさらなる態様は、（ａ）植物細胞、組織、または他の外植片に、ＣＢタンパク質の活性を増加するＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変、光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変、またはＣＢタンパク質の活性を増加するＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変および光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変の両方を導入すること；（ｂ）植物細胞、組織、または他の外植片を遺伝子改変プラントレットに再生すること；（ｃ）遺伝子改変プラントレットを、ＣＢタンパク質の活性を増加するＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変、光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変、またはＣＢタンパク質の活性を増加するＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変および光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変の両方を有する遺伝子改変植物に育てること、を含む、前述の実施形態のいずれかの遺伝子改変植物体を生産する方法を含む。この態様のさらなる実施形態は、工程（ｂ）の前に植物細胞、組織、または他の外植片をスクリーニングまたは選択すること；工程（ｂ）と（ｃ）との間に、プラントレットをスクリーニングまたは選択すること；または工程（ｃ）の後に植物をスクリーニングまたは選択することによって、１つ以上の遺伝子改変の成功した導入を確認することをさらに包含する。前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態では、形質転換が粒子衝撃（すなわち、バイオリスティック、遺伝子銃）、アグロバクテリウム媒介形質転換、リゾビウム媒介形質転換、または、プロトプラストトランスフェクションもしくは形質転換、の群から選択される形質転換方法を使用して行われる。
前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらに別の実施形態は、ベクターを用いて導入される遺伝子改変を含む。この態様のさらなる実施形態において、ベクターは、１つ以上の光合成電子伝達タンパク質をコードするヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーター、１つ以上のＣＢタンパク質をコードするヌクレオチド、または１つ以上の光合成電子伝達タンパク質および１つ以上のＣＢタンパク質をコードするヌクレオチドを含む。この態様のさらに別の実施形態は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、の群から選択されるプロモーターを含む。前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらなる実施形態では、光合成電子伝達タンパク質が、シトクロムｃ６タンパク質、リスケ鉄硫黄タンパク質、または、シトクロムｃ６タンパク質およびリスケ鉄硫黄タンパク質、の群から選択される。この態様のさらに別の実施形態において、シトクロムｃ６タンパク質は、配列番号４９、配列番号５０、配列番号５１、配列番号５２、配列番号５３、配列番号５４、配列番号５５、配列番号５６、配列番号５７、配列番号５８、配列番号５９、配列番号６０、配列番号６１、配列番号６２、配列番号６３、配列番号６４、配列番号６５、配列番号６６、配列番号６７、配列番号６８、配列番号６９、配列番号９５、または配列番号１０２に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。図２０Ａ～２０Ｃは、例示的なシトクロムｃ６タンパク質ポリペプチド配列のアラインメントを示す。この態様のさらに別の実施形態において、リスケ鉄硫黄タンパク質は、配列番号７０、配列番号７１、配列番号７２、配列番号７３、配列番号７４、配列番号７５、配列番号７６、配列番号７７、配列番号７８、配列番号７９、配列番号８０、または配列番号１０１に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。図１９Ａ～１９Ｂは、例示的なリスケ鉄硫黄ポリペプチド配列のアラインメントを示す。この態様のさらなる実施形態において、ベクターは、ＣＢタンパク質をコードする核酸に作動可能に連結された核ゲノム配列を標的とする１つ以上の遺伝子編集構成要素を含む。本態様のさらに別の実施形態において、１つ以上の遺伝子編集構成要素は、核ゲノム配列を標的とするリボ核タンパク質複合体；ＴＡＬＥＮタンパク質をコードする配列を含むベクター（ＴＡＬＥＮタンパク質は核ゲノム配列を標的とする）；ＺＦＮタンパク質をコードする配列を含むベクター（ＺＦＮタンパク質は核ゲノム配列を標的とする）；オリゴヌクレオチドドナー（ＯＤＮ）（ＯＤＮは核ゲノム配列を標的とする）；または、ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ酵素をコードする配列および標的配列を含むベクター（標的配列は核ゲノム配列を標的とする）、の群から選択される。
１つ以上のＣＢタンパク質をコードするヌクレオチドを含むベクターを有する前述の実施形態のいずれかと組み合わせることができるこの態様のさらなる実施形態では、ＣＢタンパク質は、セドヘプツロース－１，７－ビスホスファターゼ（ＳＢＰａｓｅ）、フルクトース－１，６－ビスホスフェートアルドラーゼ（ＦＢＰＡ）、葉緑体フルクトース－１，６－ビスホスファターゼ（ＦＢＰａｓｅ）、二機能性フルクトース－１，６－ビスホスファターゼ／セドヘプツロース－１，７－ビスホスファターゼ（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ）、または、トランスケトラーゼ（ＴＫ）、の群から選択される。この態様のさらなる実施形態において、ＣＢタンパク質は、ＳＢＰａｓｅであり、ＳＢＰａｓｅは、配列番号１、配列番号２、配列番号３、配列番号４、配列番号５、配列番号６、配列番号７、配列番号８、配列番号９、配列番号１０、配列番号１１、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４、または配列番号９６に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。図１４Ａ～１４Ｄは、例示的なＳＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。この態様の別の実施形態では、ＣＢタンパク質はＦＢＰＡであり、ＦＢＰＡは、配列番号１５、配列番号１６、配列番号１７、配列番号１８、配列番号１９、配列番号２０、配列番号２１、配列番号２２、配列番号２３、配列番号２４、配列番号２５、配列番号２６、または配列番号９７に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。図１５Ａ～１５Ｄは、例示的なＦＢＰＡポリペプチド配列のアラインメントを示す。この態様のさらに別の実施形態において、ＣＢタンパク質はＦＢＰａｓｅであり、ＦＢＰａｓｅは、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号９８に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。図１６Ａ～１６Ｄは、例示的なＦＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。この態様のさらなる実施形態において、ＣＢタンパク質はＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅであり、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅは、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、または配列番号９９に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。図１７Ａ～１７Ｂは、例示的なＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。この態様のさらに別の実施形態において、ＣＢタンパク質はトランスケトラーゼであり、トランスケトラーゼは、配列番号４１、配列番号４２、配列番号４３、配列番号４４、配列番号４５、配列番号４６、配列番号４７、配列番号４８、または配列番号１００に対して、少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７１％の配列同一性、少なくとも７２％の配列同一性、少なくとも７３％の配列同一性、少なくとも７４％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも７６％の配列同一性、少なくとも７７％の配列同一性、少なくとも７８％の配列同一性、少なくとも７９％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８１％の配列同一性、少なくとも８２％の配列同一性、少なくとも８３％の配列同一性、少なくとも８４％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも８６％の配列同一性、少なくとも８７％の配列同一性、少なくとも８８％の配列同一性、少なくとも８９％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９１％の配列同一性、少なくとも９２％の配列同一性、少なくとも９３％の配列同一性、少なくとも９４％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、少なくとも９６％の配列同一性、少なくとも９７％の配列同一性、少なくとも９８％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む。図１８Ａ～１８Ｅは、例示的なトランスケトラーゼ配列のアラインメントを示す。
本開示のさらなる態様は、遺伝子改変植物を有する前述の実施形態のいずれかの遺伝子改変植物を栽培する方法を含み、遺伝子改変実生苗、遺伝子改変プラントレット、遺伝子改変挿し木、遺伝子改変塊茎、遺伝子改変根、または遺伝子改変種子を土壌中に植え付けて、遺伝子改変植物を生産する、または遺伝子改変実生苗、遺伝子改変プラントレット、または遺伝子改変挿し木を、土壌中で育てられた根茎または第２の植物に接合して、遺伝子改変植物を生産する工程；植物を栽培して、収穫可能な種子、収穫可能な葉、収穫可能な根、収穫可能な挿し木、収穫可能な木、収穫可能な果実、収穫可能な穀粒（kernel）、収穫可能な塊茎、および／または収穫可能な穀粒（grain）を生産する工程；ならびに収穫可能な種子、収穫可能な葉、収穫可能な根、収穫可能な挿し木、収穫可能な木、収穫可能な果実、収穫可能な穀粒（kernel）、収穫可能な塊茎、および／または収穫可能な穀粒（grain）を収穫する工程、を含む。
（遺伝子改変植物、植物の一部、および植物細胞を生産する分子生物学的方法）
本発明の１つの態様は、未改変の植物、植物の一部、または植物細胞と比較して、発現を修飾された１つ以上のＣＢタンパク質、および発現を修飾された１つ以上の光合成電子伝達タンパク質を有する、遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞を提供する。例えば、本開示は、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーターに作動可能に連結された１つ以上のＣＢタンパク質の付加、および１つ以上の光合成電子伝達タンパク質の付加を有する遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞を提供し、１つ以上のＣＢタンパク質および／または１つ以上の光合成電子伝達タンパク質をコードする核酸が、植物の遺伝子改変によって導入されており、プロモーターが、植物の遺伝子改変によって導入されており、または１つ以上のＣＢタンパク質および／または１つ以上の光合成電子伝達タンパク質をコードする核酸およびプロモーターの両方が、植物の遺伝子改変によって導入されている。
遺伝子改変単子葉植物細胞および遺伝子改変双子葉植物細胞の形質転換および生産は、当該分野において周知である。例えば、Weising et al., Ann. Rev. Genet. 22:421-477 (1988)；米国特許第５，６７９，５５８号；Agrobacterium Protocols編：Gartland, Humana Press Inc. (1995)；Wang, et al. Acta Hort. 461：401-408(1998)、およびBroothaerts, et al. Nature 433:629-633（2005）を参照されたい。方法の選択は、形質転換される植物の型、特定用途および／または所望の結果によって変化する。適切な形質転換技術は、当業者によって容易に選択される。
細胞ＤＮＡ（例えば、ゲノムＤＮＡおよびオルガネラＤＮＡ）を欠失、挿入または他の方法で修飾するための当技術分野において既知の任意の方法論を、本明細書中に開示される本発明の実施において使用することができる。一例として、ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ－９システムおよび関連システム（例えば、ＴＡＬＥＮ、ＺＦＮ、ＯＤＮなど）を使用して、ゲノムＤＮＡ中の標的部位に異種由来の遺伝子を挿入するか、または内因性遺伝子を実質的に編集して、異種由来の遺伝子を発現するか、もしくはプロモーターを修飾して、例えば、リプレッサー結合部位の除去もしくはエンハンサー結合部位の導入を介して内因性遺伝子の発現を増大するか、さもなければ変化することができる。例えば、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓにおける標的遺伝子の欠失または挿入のための遺伝子コンストラクトを含んでいる安全化されたＴｉプラスミドは、植物細胞を形質転換するために使用され得、その後、形質転換された植物は、当技術分野で記載された手段、例えば、欧州特許第０１１６７１８号、欧州特許第０２７０８２２号、ＰＣＴ出願国際公開第８４／０２９１３号、および公開された欧州特許出願（「ＥＰ」）第０２４２２４６号に記載された手段を使用して、形質転換された植物細胞から再生され得る。Ｔｉプラスミドベクターはそれぞれ、ＴｉプラスミドのＴ－ＤＮＡの境界配列の間、または少なくとも右境界配列の左側に位置する遺伝子を含む。もちろん、ベクターの他の型は、直接遺伝子導入（例えば、欧州特許第０２３３２４７号に記載されるように）、花粉媒介形質転換（例えば、欧州特許第０２７０３５６号、ＰＣＴ出願国際公開第８５／０１８５６号、および米国特許第４，６８４，６１１号に記載されるように）、植物ＲＮＡウイルス媒介形質転換（例えば、欧州特許第００６７５５３号および米国特許第４，４０７，９５６号に記載されるように）、リポソーム媒介形質転換（例えば、米国特許第４，５３６，４７５号に記載されるように）、および、トウモロコシの特定の系統を形質転換するための方法（例えば、米国特許第６，１４０，５５３号；Fromm et al., Bio/Technology (1990) 8, 833-839）；Gordon-Kamm et al., The Plant Cell, (1990) 2、603-618）、イネの特定の系統を形質転換するための方法（Shimamoto et al., Nature, (1989) 338, 274-276；Datta et al., Bio/Technology, (1990) 8, 736-740）、ならびに単子葉植物を一般的に形質転換するための方法（ＰＣＴ出願国際公開第９２／０９６９６号）のような他の方法、などの手段を使用して、植物細胞の形質転換に使用され得る。綿の形質転換については、ＰＣＴ出願国際特許公報第００／７１７３３号に記載された方法を使用することができる。ダイズの形質転換については、当該分野で既知の方法、例えば、Hinchee et al., (Bio/Technology, (1988) 6, 915)およびChristou et al., (Trends Biotech, (1990) 8, 145）または国際公開第００／４２２０７号の方法が言及される。
本発明の遺伝子改変植物は、同じ特性を有するもっと多くの遺伝子改変植物を生産するために、または同じもしくは関連する植物種の他の品種に遺伝子改変を導入するために、従来の植物育種スキームにおいて使用され得る。改変された植物から得られる種子は、好ましくは染色体ＤＮＡ中の安定な挿入物として、または内因性遺伝子もしくはプロモーターに対する修飾として、遺伝子改変を含む。本発明に基づき遺伝子改変を含んでいる植物は、本発明の遺伝子改変を含んでいる植物の根茎、例えば、果樹、または観賞植物を含む、もしくはそれに由来する植物を含む。したがって、形質転換された植物または植物の一部に挿入された植物の一部が接合された任意の非トランスジェニックが、本発明に含まれる。
導入された遺伝子の発現または内因性遺伝子の改変された発現をもたらす発現ベクターまたは発現カセットを含んでいる本開示の遺伝子改変は、典型的には植物発現可能なプロモーターを利用するものである。本明細書中で使用される「植物発現可能なプロモーター」は、植物細胞における本発明の遺伝子改変の発現を確実にするプロモーターをいう。植物細胞においてしばしば使用される構成的プロモーターの例は、カリフラワーモザイク（ＣａＭＶ）３５Ｓプロモーター（KAY et al., Scence, 236, 4805, 1987）、最小のＣａＭＶ ３５Ｓプロモーター（Benfey ＆ Chua, Science, （1990）250, 959-966）、ＣａＭＶ ３５Ｓプロモーターの各種の他の誘導体、ゴマノハグサモザイクウイルス（ＦＭＶ）プロモーター（Richins, et al., Nucleic Acids Res. (1987) 15:8451-8466）、トウモロコシ（maize）ユビキチンプロモーター（CHRISTENSEN ＆ QUAIL, Transgenic Res, 5, 213-8, 1996）、シロツメクサプロモーター（Ljubql, MAEKAWA et al. Mol Plant Microbe Interact. 21、375-82, 2008）、葉脈モザイクキャッサバウイルスプロモーター（国際出願国際公開第９７／４８８１９号）、およびアラビドプシスＵＢＱ１０プロモーター、Norris et al. Plant Mol. Biol. 21，895-906，1993）である。
植物における構成的発現を指示するプロモーターのさらなる例は、当該分野において既知であり、カリフラワーモザイクウイルス（ＣａＭＶ）の強力な構成的３５Ｓプロモーター（「３５Ｓプロモーター」）、例えば、単離物ＣＭ １８４１（Gardner et al., Nucleic Acids Res, (1981) 9, 2871-2887）、ＣａｂｂＢ Ｓ（Franck et al., Cell (1980) 21, 285-294）、およびＣａｂｂＢ ＪＩ（Hull and Howell, Virology, (1987) 86, 482-493）；ユビキチンファミリー由来のプロモーター（例えば、トウモロコシユビキチンプロモーター、Christensen et al., Plant Mol Biol, (1992) 18,675-689）、ｇｏｓ２プロモーター（de Pater et al., The Plant J (1992) 2, 834-844）、ｅｍｕプロモーター（Last et al., Theor Appl Genet, (1990) 81, 581-588）、Anらによって記載されたプロモーターなどのアクチンプロモーター（The Plant J, (1996) 10 107）、Zhangらによって記載されたイネアクチンプロモーター（The Plant Cell, (1991) 3, 1155-1165）；ゴマノハグサモザイクウイルス（ＦＭＶ）のプロモーター（Richins et al., Nucleic Acids Res. (1987) 15:8451-8466）、キャッサバ葉脈モザイクウイルスプロモーター（ＷＯ９７／４８８１９；Verdaguer et al., Plant Mol Biol, (1998) 37, 1055-1067）、サブタレニアン・クローバ発育阻害ウイルス由来のプロモーターのｐＰＬＥＸシリーズ（ＷＯ９６／０６９３２、特にＳ４またはＳ７プロモーター）、アルコールデヒドロゲナーゼプロモーター、例えば、ｐＡｄｈ１Ｓ（ＧｅｎＢａｎｋ受託番号Ｘ０４０４９、Ｘ００５８１）、およびそれぞれＴ ＤＮＡの１’および２’遺伝子の発現を促進するＴＲ１’プロモーターならびにＴＲ２’プロモーター（それぞれ、「ＴＲ１’プロモーター」および「ＴＲ２’プロモーター」）（Velten et al., EMBO J, (1984) 3, 2723-2730）を含む。
あるいは、植物発現可能なプロモーターは、組織特異的プロモーター、すなわち、植物のいくつかの細胞または組織、例えば（クロロフィルａ／ｂ結合タンパク質（Ｃａｂ）のプロモーターなどの）緑色組織において、より高レベルの発現を指令するプロモーターであり得る。植物Ｃａｂプロモーター（Mitra et al., Planta, (2009) 5:1015-1022）は、緑色組織（例えば、葉および茎）における発現のための強力な双方向性プロモーターであることが記載されており、本発明の一実施形態において有益である。これらの植物発現可能なプロモーターは、エンハンサーエレメントと組み合わせることができ、それらは最小プロモーターエレメントと組み合わせることができ、または所望の発現プロファイルを確保するために反復エレメントを含むことができる。
組織特異的プロモーターのさらなる非限定的な例は、トウモロコシ（maize）アロチオネインプロモーター（DE FRAMOND et al, FEBS 290, 103-106, 1991；欧州特許出願公開第452269号）、キチナーゼプロモーター（SAMAC et al. Plant Physiol 93, 907-914, 1990）、トウモロコシ（maize）ＺＲＰ２プロモーター（米国特許第５，６３３，３６３号）、トマトＬｅＥｘｔｌプロモーター（Bucher et al. Plant Physiol. 128, 911-923, 2002）、グルタミンシンテターゼダイズ根プロモーター（HIREL et al. Plant Mol. Biol. 20, 207-218, 1992）、ＲＣＣ３プロモーター（ＰＣＴ出願国際公開第２００９／０１６１０４号）、イネアンチキチンプロモーター（the rice antiquitine promoter）（ＰＣＴ出願国際公開第２００７／０７６１１５号）、ＬＲＲ受容体キナーゼプロモーター（ＰＣＴ出願国際公開第０２／４６４３９号）、およびアラビドプシスｐＣＯ２プロモーター（HEIDSTRA et al, Genes Dev. 18, 1964-1969, 2004）を含む。組織特異的プロモーターのさらなる非限定的な例は、ＲｂｃＳ２Ｂプロモーター、ＲｂｃＳ１Ｂプロモーター、ＲｂｃＳ３Ｂプロモーター、ＬＨＢ１Ｂ１プロモーター、ＬＨＢ１Ｂ２プロモーター、ｃａｂ１プロモーター、およびEngler et al., ACS Synthetic Biology, DOI:10.1021/sb4001504, 2014に記載される他のプロモーターを含む。これらの植物プロモーターは、エンハンサーエレメントと組み合わせることができ、これらは最小プロモーターエレメントと組み合わせることができ、または所望の発現プロフィールを確保するために反復エレメントを含むことができる。
いくつかの実施形態では、植物細胞における発現を増加するためのさらなる遺伝子改変が、利用され得る。例えば、導入された遺伝子の５’末端もしくは３’末端のイントロン、または導入された遺伝子のコード配列中のイントロン、例えば、ｈｓｐ７０イントロンである。他のこのような遺伝的エレメントは、プロモーターエンハンサーエレメント、重複または三重プロモーター領域、別の導入遺伝子とは異なるまたは内因性（植物宿主）遺伝子リーダー配列とは異なる５’リーダー配列、同じ植物で使用される別の導入遺伝子とは異なるまたは内因性（植物宿主）トレーラー配列とは異なる３’トレーラー配列を含むが、これらに限定されない。
本開示の導入された遺伝子は、宿主細胞ＤＮＡ中に挿入され得るため、挿入された遺伝子部分が適切な３’末端転写調節シグナル（すなわち、転写物形成およびポリアデニル化シグナル）の上流（すなわち、５’）である。これは、好ましくは植物細胞ゲノム（核または葉緑体）に遺伝子を挿入することによって達成される。好ましいポリアデニル化および転写物形成シグナルは、ノパリンシンターゼ遺伝子（Depicker et al., J. Molec Appl Gen, (1982）) 1、561-573）、オクトピンシンターゼ遺伝子（Gielen et al., EMBO J, (1984) 3:835-845）、ＳＣＳＶまたはＭａｌｉｃ酵素ターミネーター（Schunmann et al., Plant Funct Biol, (2003) 30:453-460）、および形質転換植物細胞において３’非翻訳ＤＮＡ配列として作用するＴ ＤＮＡ遺伝子７（Velten and Schell, Nucleic Acids Res, (1985) 13, 6981－6998）を含む。いくつかの実施形態において、１つ以上の導入された遺伝子は、核ゲノムに安定に組み込まれる。安定な組込みは、核酸配列が核ゲノムに組込まれたままであり、その後の植物生成の間中、発現し続ける（すなわち、検出可能なｍＲＮＡ転写物またはタンパク質が生産される）場合に存在する。核ゲノムへの安定な組み込みは、当該分野において任意の既知の方法（例えば、微粒子衝撃、アグロバクテリウム媒介形質転換、ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９、プロトプラストのエレクトロポレーション、マイクロインジェクションなど）によって達成され得る。
組み換え核酸または修飾された核酸という用語は、遺伝子工学技術または化学合成によるポリヌクレオチドの単離されたセグメントの人為的操作によって達成される、配列の２つの別の分離されたセグメントの組み合わせによって作製されるポリヌクレオチドを指す。その際、所望の機能のポリヌクレオチドセグメントを一緒に連結して、所望の機能の組み合わせを生成し得る。
本明細書中で使用される場合、用語「過剰発現」は、野生型生物（例えば、植物）における発現と比較して、（例えば、ｍＲＮＡ、ポリペプチドなどの）遺伝子改変の結果としての発現の増加をいい、そして収率の増加などの所望の結果を達成するのに十分なレベルでの異種由来の遺伝子の発現をいい得る。いくつかの実施形態では、発現の増加は、野生型における発現より約１０％多いわずかな増加である。いくつかの実施形態において、発現の増加は、野生型における発現と比較して、５０％以上（例えば、６０％、７０％、８０％、１００％など）の増加である。いくつかの実施形態において、内因性遺伝子は、アップレギュレートされる。いくつかの実施形態において、外因性遺伝子は、発現される効力によってアップレギュレートされる。植物における遺伝子のアップレギュレーションは、これらに限定されるものではないが、誘導性応答エレメントを付加した構成的プロモーター、誘導性プロモーター、誘導性応答エレメントを付加した高発現プロモーター（例えば、ＰｓａＤプロモーター）、エンハンサー、転写ならびに／もしくは翻訳調節配列、コドン最適化、修飾転写因子、および／またはサイトカイニンシグナル伝達などの刺激に応じてアップレギュレートされる遺伝子の発現を制御する遺伝子の変異体または修飾された遺伝子を含む、当該技術分野における任意の既知の方法を通して達成することができる。
組み換え核酸が、特定の配列の発現、クローニング、または複製を意図する場合、宿主細胞への導入のために調製されるＤＮＡコンストラクトは、典型的には所望のポリペプチドをコードする意図されたＤＮＡフラグメントを含んでいる、宿主によって認識される複製システム（例えば、ベクター）を含み、そしてまた、ポリペプチドをコードするセグメントに作動可能に連結される転写および翻訳開始調節配列を含み得る。さらに、このようなコンストラクトは、細胞局在化シグナル（例えば、原形質膜局在化シグナル）を含み得る。好ましい実施形態において、このようなＤＮＡコンストラクトは、宿主細胞のゲノムＤＮＡ、葉緑体ＤＮＡまたはミトコンドリアＤＮＡに導入される。
いくつかの実施形態では、非組み込み発現システムを使用して、１つ以上の導入された遺伝子の発現を誘導することができる。発現システム（発現ベクター）は、例えば、複製起点、または自発的に複製する配列（ＡＲＳ）および発現制御配列、プロモーター、エンハンサー、ならびに必要なプロセシング情報部位（例えば、リボソーム結合部位、ＲＮＡスプライス部位、ポリアデニル化部位、転写ターミネーター配列、およびｍＲＮＡ安定化配列）を含むことができる。シグナルペプチドはまた、適切な場合には、タンパク質が細胞膜、細胞壁、または細胞から分泌されて横切るおよび／またはとどまることを可能にする、同じ種または関連する種の分泌されたポリペプチドから含まれ得る。
本明細書中に開示される発明の方法論を実施する際に有効な選択マーカーは、ポジティブ選択マーカーであり得る。典型的には、ポジティブ選択が、目的の組み換えポリヌクレオチドが細胞内に存在する場合にのみ、遺伝子改変細胞が毒性物質の存在下で生存し得るケースをいう。ネガティブ選択マーカーおよびスクリーニング可能なマーカーもまた、当該分野において周知であり、本発明によって検討される。当業者は、利用可能な任意の関連マーカーが、本明細書中に開示される本発明の実施において利用され得ることを認識する。
本発明の組み換え系統のスクリーニングおよび分子分析は、核酸ハイブリダイゼーション技術を利用して行うことができる。ハイブリダイゼーション手段は、本明細書中に教示されたように利用するような対象の調節配列に対して十分な相同性を伴う、ポリヌクレオチド（例えば、本明細書中に記載された技術を用いて修飾されたポリヌクレオチド）を同定するのに有益である。特定のハイブリダイゼーション技術は、対象の発明に必須ではない。ハイブリダイゼーション技術の改善がなされるにつれて、それらは当業者によって容易に適用され得る。ハイブリダイゼーションプローブは、当業者に既知の任意の適切な標識を用いて標識され得る。ハイブリダイゼーション条件および洗浄条件（例えば、温度および濃度）は、検知閾値のストリンジェンシーを変化するために変更され得る。ハイブリダイゼーション条件に関するさらなる手引きについては、例えば、Sambrook et al. (1989) vide infra、またはAusubel et al. (1995) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley ＆ Sons, NY, N. Y.を参照されたい。
さらに、遺伝子改変系統のスクリーニングおよび分子分析、ならびに所望の単離された核酸の作製は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を使用して実施され得る。ＰＣＲは、核酸配列の反復的な、酵素的な、準備された合成である。この手段は、当業者に周知であり、一般的に使用される（Mullis、米国特許第４，６８３，１９５号、第４，６８３，２０２号、および第４，８００，１５９号；Saiki et al. (1985) Science 230:1350-1354を参照のこと）。ＰＣＲは、標的配列の反対鎖にハイブリダイズする２つのオリゴヌクレオチドプライマーが隣接している、目的のＤＮＡフラグメントの酵素増幅に基づく。プライマーは、３’末端が互いに向くように配向される。鋳型の熱変性、プライマーのそれらの相補的配列へのアニーリング、およびＤＮＡポリメラーゼを用いたアニーリングされたプライマーの延伸の反復サイクルは、ＰＣＲプライマーの５’末端によって規定されるセグメントの増幅を生じる。各プライマーの伸長産物は、他のプライマーの鋳型として供給することができるので、各サイクルは、前のサイクルで産生されたＤＮＡ鋳型の量を本質的に２倍にする。これは、数時間で最大で数百万倍まで、特異的標的フラグメントの指数関数的な蓄積を生じる。好熱性細菌Ｔｈｅｒｍｕｓ ａｑｕａｔｉｃｕｓから単離されるＴａｑポリメラーゼなどの熱安定性ＤＮＡポリメラーゼを使用することによって、増幅プロセスを完全に自動化することができる。使用することができる他の酵素は、当業者において知られている。
本発明の核酸およびタンパク質はまた、具体的に開示された配列の相同体を包含することができる。相同性（例えば、配列同一性）は、５０％～１００％であり得る。いくつかの例では、そのような相同性が８０％を超え、８５％を超え、９０％を超え、または９５％を超える。配列の任意の意図された使用に必要とされる相同性または同一性の程度は、当業者によって容易に同定される。本明細書中で使用されるように、２つの核酸の配列同一性の割合は、例えば、Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:2264-2268等によって開示され、Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5873-5877のように修正された、当該分野において既知のアルゴリズムを使用して決定される。このようなアルゴリズムは、Altschul et al. (1990) J. Mol. Biol. 215:402-410のプログラムである、ＢＬＡＳＴＮ、ＢＬＡＳＴＰ、およびＢＬＡＳＴＸに組み込まれる。ＢＬＡＳＴヌクレオチド検索は、ＢＬＡＳＴＮプログラム（スコア＝１００、ワード長＝１２）を用いて行い、所望の割合の配列同一性を有するヌクレオチド配列を取得する。比較を目的としてギャップアラインメントを取得するために、Altschul et al. (1997) Nucl. Acids. Res. 25:3389-3402に記載されるように、Ｇａｐｐｅｄ ＢＬＡＳＴを利用する。ＢＬＡＳＴおよびＧａｐｐｅｄ ＢＬＡＳＴプログラムを利用する場合、それぞれのプログラム（ＢＬＡＳＴＮおよびＢＬＡＳＴＸ）のデフォルトパラメーターを使用する。ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｉｈ．ｇｏｖを参照されたい。当業者は、デフォルト設定で適切なＢＬＡＳＴプログラムを使用して参照配列を有する目的の配列をアライニングすることによって、参照配列中のアミノ酸または核酸に対応する位置が生じる場合、目的の配列を容易に決定することができる（例えば、ＢＬＡＳＴＰに関して：ギャップオープンペナルティ：１１、ギャップ延伸ペナルティ：１、期待値：１０、ワードサイズ：３、最大スコア：２５、最大アラインメント：１５、およびマトリックス：ｂｌｏｓｕｍ６２；ならびにＢＬＡＳＴＮに関して：ギャップオープンペナルティ：５、ギャップ延伸ペナルティ：２、核の一致：１、核の不一致 －３、期待値：１０、ワードサイズ：１１、最大スコア：２５、および最大アラインメント：１５）。
好ましい宿主細胞は、植物細胞である。組み換え宿主細胞は、本文脈において、遺伝的に修飾されたものであり、単離された核酸分子を含有するか、宿主細胞中に通常存在し、機能的である、１つ以上の欠失または別の非機能的遺伝子を含有するか、または少なくとも１つの組み換えタンパク質を生産するための１つ以上の遺伝子を含有する。本発明のタンパク質をコードする核酸は、これらに限定されないが、形質転換、リポフェクション、エレクトロポレーション、または当業者に知られている任意の他の方法を含んでいる、特定の型の細胞に適した当業者に知られている任意の手段によって導入され得る。
本発明を一般的に説明したが、本発明をさらに説明するために本明細書に含まれ、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を限定することを意図しない、特定の具体的な実施例を引用することによって、本発明はより良く理解されるだろう。
〔実施例〕
本開示は、以下の実施例においてさらに詳細に記載される。これらの実施例は、特許請求される本開示の範囲を限定することを決して意図しない。添付の図面は、本開示の明細書および説明の不可欠な部分とみなされることが意図される。以下の実施例は、例示のために提供されるが、特許請求される開示を限定するものではない。
＜実施例１：コンストラクトおよびトランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ植物の生成＞
ＲｕＢＰ再生に関与する遺伝子の操作と、電子伝達に関与する遺伝子の操作との組合せを試験するために、以下の実施例では、コンストラクトおよびトランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ（タバコ）植物の生成について述べる。非常に異なる生育習性を有する２つの異なるタバコ品種として、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ ＨａｖａｎａおよびＮｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎを使用した。
（材料および方法）
コンストラクトの生成：コンストラクトを、Ｇｏｌｄｅｎ Ｇａｔｅクローニング（Engler et al., Plos One (2009)4；Engler et al., Plos One (2008)3:e3647）またはＧａｔｅｗａｙクローニング技術（Nakagawa et al., J. Biosci. Bioeng. (2007)104:34-41）を使用して生成した。導入遺伝子を、ＣａＭＶ３５ＳおよびＦＭＶ構成的プロモーターの制御下で発現した。
Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａトランスジェニック系統について、ゲラニオールシンターゼ輸送ペプチド（Simkin et al., Phytochemistry (2013)85:36-43）に連結されたシアノバクテリア二機能性フルクトース－１，６－ビスホスファターゼ／セドヘプツロース－１，７－ビスホスファターゼ（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ；ｓｌｒ２０９４ Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ種 ＰＣＣ ７９４２（Miyagawa et al., Nat. Biotechnol. (2001)19:965-969））を最適化されたコドン、およびＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（ＡＴ３Ｇ５４８９０）由来のクロロフィルａ／ｂ結合タンパク質６輸送ペプチドを有するＰ．ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓ シトクロムｃ６（ＡＦＣ３９８７０）を最適化されたコドンは、ＦＭＶ（Richins et al., Nucleic Acids Res. (1987)15;8451-8466）およびＣａＭＶ ３５Ｓプロモーターによってそれぞれ駆動される、Ｇｏｌｄｅｎ Ｇａｔｅ（Engler et al., Plos One (2008)3:e3647）過剰発現コンストラクト（ＥＣ２３０８３およびＥＣ２３０２８）を生成するために使用された（図１Ａ）。
Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎトランスジェニック系統について、ＣａＭＶ ３５Ｓプロモーターによって駆動される、集光性複合体Ｉクロロフィルａ／ｂ結合タンパク質６（ＡＴ３Ｇ５４８９０）由来の輸送ペプチドに連結された全長Ｐ．ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓシトクロムｃ６遺伝子を使用して、ベクターｐＧＷＢ２（Nakagawa et al., J. Biosci. Bioeng. (2007)104:34-41）に、過剰発現コンストラクトＢ２～Ｃ６を生成した（図１Ｂ）。
タバコ形質転換体の生産：６０系統のＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａおよび１２～１４系統のＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎを、コンストラクトごとに生成した。組換えプラスミドＥＣ２３０８３およびＥＣ２３０２８を、リーフディスク形質転換（Horsch et al., Abstr. Pap. Am. Chem. S. (1985)190:67）によって、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ株 ＬＢＡ４４０４を用いて、ＷＴ Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａに導入した。シュートを、ハイグロマイシン（２０ｍｇ Ｌ－１）およびセフォタキシム（４００ｍｇ Ｌ－１）を含むＭＳ培地上で再生した。確立された根系を有するハイグロマイシン耐性一次形質転換体（Ｔ０世代）を土壌に移し、自家受粉させた。組込まれた導入遺伝子を発現しているＴ０およびＴ１系統を、半定量的ＲＴ－ＰＣＲを用いてスクリーニングした。ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ系統：０３、０６、２１、４４）またはシトクロムｃ６（Ｃ６系統：Ｃ１５、Ｃ４１、Ｃ４７、Ｃ５０）を発現しているＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ Ｔ２／Ｔ３子孫を、上述のように生産された一次形質転換体から選択した。ＳＢおよびＣ６の両方を発現しているＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物は、ＳＢ系統（ＳＢ０６、ＳＢ４４、ＳＢ２１）をＣ６系統（Ｃ１５、Ｃ４７、Ｃ５０）と交配させることによって生成され、ＳＢＣ１（ＳＢ０６×Ｃ４７）、ＳＢＣ２（ＳＢ０６×Ｃ５０）、ＳＢＣ３（ＳＢ４４×Ｃ４７）、およびＳＢＣ６（ＳＢ２１×Ｃ１５）の４つの独立したＳＢＣ６系統を生成した。次に、これらの４つの独立した系統を自家受粉させた。
組換えプラスミドＢ２－Ｃ６を、リーフディスク形質転換（Horsch et al., Abstr. Pap. Am. Chem. S. (1985)190:67）によって、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ株 ＡＧＬ１を用いて、Lefebvre et al., Plant Physiol. (2005)138:451-460に記載された、ＳＢＰａｓｅ過剰発現Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ Ｔ４系統に導入した。一次形質転換体（Ｔ０世代、３９個の植物）を、カナマイシン（１００ｍｇ Ｌ－１）、ヒグロマイシン（２０ｍｇ Ｌ－１）およびオーグメンチン（５００ｍｇ Ｌ－１）を含むＭＳ培地上で再生した。組み込まれた導入遺伝子を発現する植物を、半定量的ＲＴ－ＰＣＲを用いてスクリーニングした。ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６系統：１、２および３）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ系統を自家受粉し、その後の実験に使用した子孫は、半定量的ＲＴ－ＰＣＲによって導入遺伝子の存在および発現について確認した。
本研究で使用したコントロール植物は、トランスジェニック系統由来のＷＴおよびヌル分離個体（すなわち、ａｚｙｇｏｕｓ系統）の複合群であり、導入遺伝子が非組込みであることをＰＣＲおよび半定量的ＲＴ－ＰＣＲによって確認された。以下の実施例に記載した実験で使用したトランスジェニック株およびコントロール株の全リストを、表１に提供する。
Figure 2022526300000002
タバコ形質転換体の選択：半定量的ＲＴ－ＰＣＲ（実施例２に記載）を用いて、ＳＢ系統およびＳＢＣ６系統におけるＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅトランスクリプトの存在、Ｃ６系統、ＳＢＣ６系統およびＳＣ６系統におけるシトクロムｃ６トランスクリプトの存在、並びにＳ系統およびＳＣ６系統におけるＳＢＰａｓｅトランスクリプトの存在を検出した（図２Ａ～２Ｂ）。イムノブロット解析を用いて、選択したＳＢ系統およびＳＢＣ６系統がＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅタンパク質を累積したこと、およびＳ系統およびＳＣ６系統がＳＢＰａｓｅタンパク質を過剰発現したことを示した（図３Ａ～３Ｂ、実施例４に記載されたイムノブロット解析）。イムノブロット解析に加えて、Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ ＨａｖａｎａのＳＢ系統およびＣ６系統（Ｔ２／Ｔ４生成）ならびにＳＢＣ６系統（Ｆ３ホモ接合生成；Ｆ１は交配由来の最初の種子）の葉における総抽出ＦＢＰａｓｅ活性を、測定した。この解析は、ＳＢ系統およびＳＢＣ６系統が、コントロールよりも３４％から４７％多くの活性の範囲でＦＢＰａｓｅ活性レベルが増加していたことを示した（図２Ｂ）。複数のＳＢ植物およびＳＢＣ６植物由来のＦＢＰａｓｅ活性の変動を示すフルセットのアッセイは、図４で見ることができる。さらに、Ｐ．ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓシトクロムｃ６タンパク質に対して産生された抗体を用いたイムノブロット法により、Ｃ６系統におけるシトクロムｃ６タンパク質の発現を測定した。図５Ａに示すように、Ｐ．ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓ粗タンパク質抽出物（Ｐ）、およびＣ６系統１５、４１および４７（Ｃ６）の複合のタンパク質混合物において、独特のバンドが現れた。野生型（ＷＴ）またはａｚｙｇｏｕｓ（Ａ）コントロールにおいて、バンドは観察されなかった（図５Ａ～５Ｂ）。
６００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１の放射照度におけるＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ ＳＢ系統、Ｃ６系統およびＳＢＣ６系統、または６５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１の放射照度におけるＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎのクロロフィル蛍光分析は、若齢植物では、光化学系２（ＰＳＩＩ）光化学（Ｆｑ’／Ｆｍ’）の作動効率が、ＷＴまたはヌル分離個体コントロールのいずれかと比較して、すべてのトランスジェニック系統で有意に高かった（図２Ｃ～２Ｄ）。しかしながら、ＳＢＣ６系統およびＳＣ６系統のＦｑ’／Ｆｍ’値は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、またはＳＢＰａｓｅ（Ｓ）を個別に発現している植物から得られたＦｑ’／Ｆｍ’値と有意には異ならなかった。
＜実施例２：ｃＤＮＡ生成および半定量ＲＴ－ＰＣＲ＞
ｃＤＮＡ生成：ｃＤＮＡ生成に使用した葉は、光合成測定に使用したものと同じ葉であった（実施例７参照）。ＮｕｃｌｅｏＳｐｉｎ（登録商標）ＲＮＡ Ｐｌａｎｔ Ｋｉｔ（Ｍａｃｈｅｒｅｙ－Ｎａｇｅｌ、Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、ＵＫ）を用いて、タバコリーフディスク（温室栽培植物からサンプリングし、液体窒素中で迅速に凍結した）から全ＲＮＡを抽出した。ＲｅｖｅｒｔＡｉｄ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔａｓｅ Ｋｉｔ（Ｆｅｒｍｅｎｔａｓ、Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、ＵＫ）のプロトコールに従って、オリゴ－ｄＴプライマーを用いて、２０μｌ中１μｇの全ＲＮＡを使用して、ｃＤＮＡを合成した。ｃＤＮＡを、１２．５ｎｇ μＬ－１の最終濃度まで４倍に希釈した。
ＲＴ－ＰＣＲ：半定量的ＲＴ－ＰＣＲについて、全容量２５μＬ中の２μＬのＲＴ反応混合物（１００ｎｇのＲＮＡ）を、製造業者の推奨に従って、ＤｒｅａｍＴａｑ ＤＮＡポリメラーゼ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、ＵＫ）と共に使用した。ＰＣＲ産物を、１．０％アガロースゲル上で分画した。半定量的ＲＴ－ＰＣＲに使用したプライマーを以下の表２に提供する。
Figure 2022526300000003
＜実施例３：植物の栽培＞
（トランスジェニック植物系統の生成）
野生型タバコ植物、およびトランスジェニック植物の自家受粉に起因するＴ１子孫を、土壌（Ｌｅｖｉｎｇｔｏｎ Ｆ２、Ｆｉｓｏｎｓ、Ｉｐｓｗｉｃｈ、ＵＫ）中に播種して育てた。実施例１に記載されるように、Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎにおける実験については、ヌル分離個体を形質転換系統から選択した。Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａにおける実験については、ヌル分離個体をＳＢＣ６系統から選択した。実験的研究に使用した種子を下記のように発芽させ、得られた植物を管理条件下で育てた。
（管理条件）
実験的研究のために、Ｔ２～Ｔ４およびＦ１～Ｆ３子孫種子を、１３０μｍｏｌ光子ｍ－２ ｓ－１の放射照度、２２℃の温度、６０％の相対湿度、および１６時間の光周期（１６時間明期：８時間暗期）で管理された環境チャンバー中において、土壌上で発芽させた。植物を個々の８ｃｍのポットに移し、同じ条件下（１３０μｍｏｌ光子ｍ－２ ｓ－１の放射照度、２２℃の温度、６０％の相対湿度、および１６時間の光周期）で２週間育てた。次いで、植物を４Ｌのポットに移し、環境管理された温室（１６時間の光周期；日中２５℃～３０℃と夜間２０℃との間の温度）で栽培した。雲の覆いによって誘発される低い自然光の期間中、自然光は、高圧ナトリウムライトバルブで補われ、それぞれ、鉢の高さから植物の上端部まで、３８０～１０００μｍｏｌ光子ｍ－２ ｓ－１（ハイライト）の最小限の放射照度を提供した。植物の位置を毎週３回変え、栄養剤とともに植物に定期的に給水した（Hoagland et al., The College of Agriculture (1950)1）。植物は、成熟時に、ほとんど閉じた冠が達成され、温度範囲が、周囲の外部環境に類似するよう維持されるように配置された。
（圃場）
Lopez-Calcagno et al., Plant Biotechnol. J. (2018)に記載されるように、植物を育てた。圃場場所は、イリノイ大学エネルギー農園（米国イリノイ州アーバナ、４０．１１°Ｎ、８８．２１°Ｗ）に位置していた。２つの異なる実験設計が、２つの異なる年に使用された。
図６Ａは、２０１６年に使用された複製管理設計を示す。植物を、野生型植物の境界である外側の境界に対して、３０ｃｍの間隔をあけた列で育てた。全体の実験は、野生型植物の２列の境界に囲まれていた。必要に応じて雨塔を用いて、植物を潅漑した。Ｔ２種子を発芽させ、１１日後に個々のポット（３５０ｍＬ）に実生苗を移動した。実生苗は、圃場に移す前に、温室内でさらに１５日間生育させた。植物は、収穫前に１４日間、圃場で生育させた。
図６Ｂは、２つの実験が２週間あけて実施されたときの、２０１７年に使用された列設計内のブロックを示す。この設計において、１つのブロックは、５つのコンフリクトの各々の１つの独立したトランスジェニック系統を含み、各列は、全ての系統を有する。各ブロックの中央の２０個体の植物は、遺伝子型当たり４個体ずつ５列に分けられる。２０１７年の実験１は、コントロール（ＷＴおよびヌル分離個体）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ発現系統（ＳＢ）およびシトクロムｃ６発現系統（Ｃ６）を含んでいた。２０１７年の実験２は、コントロール（ＷＴおよびヌル分離個体）、シトクロムｃ６発現系統（Ｃ６）およびＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６発現系統（ＳＢＣ６）を含んでいた。また、２０１７年の実験では、グリシン切断システムのＨタンパク質を過剰発現する系統（Ｇ系統）およびこれらの系統由来のヌル分離個体（ａＧ系統）（データは、Lopez-Calcagno et al., Plant Biotechnol. J. (2019)17(1):141-151に公表されている）、並びにＢおよびＣタンパク質を発現し、Ｈタンパク質を過剰発現する系統（ＳＢＣＧ系統）およびこれらの系統由来のヌル分離個体（ａＳＢＣＧ系統）（データは公表されていない）を単独で評価した系統も含まれていた。種子を発芽させ、１２日後に水耕トレー（Ｔｒａｎｓ－ｐｌａｎｔ Ｔｒａｙ ＧＰ００９ ６９１２ ｃｅｌｌｓ；Ｓｐｅｅｄｌｉｎｇ Ｉｎｃ．，Ｒｕｓｋｉｎ，ＦＬ）に移した。実生苗は、圃場に移す前に３１～３３日間温室内で生育させた。植物は、収穫前に開花するまで（さらに２４～３０日）、圃場で生育させた。
圃場は、Kromdijk et al., Science (2016)354:857-861に記載されているように、両方の年に整備した。光量（ＬＩ－ｑｕａｎｔｕｍ ｓｅｎｓｏｒ；ＬＩ－ＣＯＲ）および気温（Ｍｏｄｅｌ １０９ ｔｅｍｐｒｅｔｕｒｅ ｐｒｏｂｅ；Ｃａｍｐｂｅｌｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｃ．，Ｌｏｇａｎ，ＵＴ）を同じ圃場場所の近くで測定し、データロガー（ＣＲ１０００；Ｃａｍｐｂｅｌｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を用いて１５分間の平均値（図６Ａ～６Ｂ）を記録した。
＜実施例４：タンパク質抽出およびイムノブロット解析＞
リーフディスク（直径０．８ｃｍ）を、光合成測定（実施例７を参照）に使用した葉の同じ領域から採取し、液体Ｎ２中に速やかに浸漬し、－８０℃で保存した。リーフディスクを、ドライアイス中で粉砕した。タンパク質抽出は、Lopez-Calcagno, et al., J. Exp. Bot. (2017)68:2285-2298に記載されているように、またはＲＮＡ調製中にヌクレオスピンＲＮＡ／タンパク質キット（Ｍａｃｈｅｒｅｙ－Ｎａｇｅｌ；ｗｗｗ．ｍｎ－ｎｅｔ．ｃｏｍ）を使用して行った。Ｍａｃｈｅｒｅｙ－Ｎａｇｅｌ製のタンパク質定量キットを用いて、タンパク質定量を行った。サンプルをタンパク質の基準と同等に充填し、１２％（ｗ／ｖ）ＳＤＳ－ＰＡＧＥを使用して分離し、ニトロセルロース膜（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ Ｌｉｆｅ ｓｃｉｅｎｃｅ、Ｇｅｒｍａｎｙ）に移し、ＳＢＰａｓｅおよびＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅに対して産生された抗体を使用してプローブした。二次抗体に結合した西洋ワサビペルオキシダーゼおよびＥＣＬ化学発光検出試薬（Ａｍｅｒｓｈａｍ、Ｂｕｃｋｉｎｇｈａｍｓｈｉｒｅ、ＵＫ）を用いて、タンパク質を検出した。ＳＢＰａｓｅ抗体は、以前に特徴付けられた（Lefebvre et al., Plant Physiol. (2005)138:451-460；Dunford et al., Protein Expr. Purif. (1998)14:139-145）。ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ抗体は、タンパク質［Ｃ］－ＤＲＰＲＨＫＥＬＩＱＥＩＲＮＡＧ－アミド（配列番号９３）の保存領域由来のペプチドに対して産生され、シトクロムｃ６抗体は、ペプチド［Ｃ］－［Ｎｌｅ］－ＰＤＫＴＬＫＫＤＶＬＥＡＮＳ－アミド（配列番号９４）（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＵＫ）に対して産生された。前述の抗体に加えて、トランスケトラーゼ（Henkes, et al., Plant Cell (2001)13:535-551；Khozaei, et al., Plant Cell (2015)27:432-447）に対して産生された抗体、およびローディングコントロールとして使用するためにグリシンデカルボキシラーゼＨタンパク質を使用してサンプルをプローブした。グリシンデカルボキシラーゼＨタンパク質抗体は、Timm et al., Febs Lett. (2012)586:3692-3697において以前に特徴付けられた。
（シトクロムｃ６のタンパク質抽出）
全葉を８週齢の植物から収穫し、冷水で洗浄し、次いで８０％エタノールに浸した布で拭いて、葉残渣の大部分を除去した。次いで、葉を冷水中でさらに２回洗浄し、中央脈を除去し、残りの組織５０ｇを密封したビニール袋に入れ、暗所で４℃下にて一晩保存した。タンパク質を、いくつかの変化を伴って、Hiyama, Methods Mol. Biol. (2004)274:11-17のように抽出した。葉組織を、２５０ｍｌの冷却した葉緑体調製緩衝液（５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液、ｐＨ７、１０ｍＭ ＮａＣｌ）中で３０秒間ホモジナイズした。次に、溶液を４層のモスリン布に通して濾過し、１０，０００×ｇで５分間遠心分離した。次いで、得られた沈殿物を、５０ｍＬの冷却した葉緑体調製緩衝液に穏やかに再懸濁し、クロロフィル濃度を測定し、約２ｍｇ ｍｌ－１に調製した。次いで、得られた混合物を、２容量の予熱した（４５℃）可溶化溶剤（５０ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ、ｐＨ８．８、および３％ ｔｒｉｔｏｎ Ｘ－１００）に添加し、４５℃で３０分間インキュベートした。次いで、氷浴中でさらに３０分間冷却した後、１２０００ｇで３０分間遠心分離した。上清を、次の段階で使用するために－８０℃で保存した。シトクロムｃ６タンパク質を精製するために、Ｂｉｏｒａｄ Ｅｃｏｎｏ－Ｐａｃ Ｈｉｇｈ－Ｑ ５ｍｌ型洗浄カラムを、１ｍｌ ｍｉｎ－１の流速で使用した。最初に、１００ｍｌの出発緩衝液（starting buffer）（１０ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ ｐＨ８．８、０．２％ ｔｒｉｔｏｎ Ｘ－１００、および２０％ スクロース）で洗浄することによって、カラムを調製した。次いで、前工程からのタンパク質混合物を等量の冷却した出発緩衝液で希釈し、１ｍＬ ｍｉｎ－１の流速でカラムを通過させた。全てのタンパク質をカラムに充填したら、次いで、それを１０ｍＭ ＮａＣｌを補充した１０００ｍｌの出発緩衝液を用いて洗浄した。次いで、カラムを、５０ｍｌのＮａＣｌを補充した３００ｍｌの出発緩衝液を用いて洗浄し、最後に、カラムを、５０ｍＭ～２００ｍＭのＮａＣｌ濃度を補充した出発緩衝液の直線勾配で、１ｍｌ ｍｉｎ－１の流速にて４時間かけて溶出し、アリコートを複数回収集した。サンプルを、３００μｌの充填緩衝液（５０％ グリセロール、２５％ β－メルカプトエタノール、２５％ ＥＤＴＡ）と混合し、同等のタンパク質基準で充填し、１８％（ｗ／ｖ）ＳＤＳ－ＰＡＧＥを用いて分離し、ニトロセルロース膜に移して、シトクロムｃ６に対して産生された抗体を用いてプローブした。
＜実施例５：リン酸放出によるＦＢＰａｓｅ活性の測定＞
ＳＢＰａｓｅに関する以前の記載にわずかな変更を加えて、ＦＢＰａｓｅ活性を、リン酸放出によって決定した（Simkin et al., J. Exp. Bot. (2015)66：4075-4090）。光合成測定に使用したのと同じ葉からリーフディスクを得て（実施例７参照）、光合成測定が完了した後、ディスクを単離し、液体窒素中で凍結した。リーフディスクを液体窒素中で微粉末に粉砕し、抽出緩衝液（５０ｍＭ ＨＥＰＥＳ、ｐＨ８．２；５ｍＭ ＭｇＣｌ；１ｍＭ ＥＤＴＡ；１ｍＭ ＥＧＴＡ；１０％ グリセロール；０．１％ ｔｒｉｔｏｎ Ｘ－１００；２ｍＭ ベンズアミジン；２ｍＭ アミノカプロン酸；０．５ｍＭ フェニルメチルスルホニルフッ化物；１０ｍＭ ジチオスレイトール）に浸漬し、１４，０００×ｇ、４℃で１分間遠心分離した。得られた上清（１ｍｌ）を、ＮＡＰ－１０カラム（Ａｍｅｒｓｈａｍ）を通して脱塩し、液体窒素中で保存した。アッセイは、Simkin, et al., J. Exp. Bot. (2015)66:4075-4090に記載されているように行った。簡潔には、２０μｌの抽出物を、８０μｌのアッセイ緩衝液（５０ｍＭ Ｔｒｉｓ、ｐＨ８．２；１５ｍＭ ＭｇＣｌ２；１．５ｍＭ ＥＤＴＡ；１０ｍＭ ＤＴＴ；７．５ｍＭ フルクトース－１，６－ビスリン酸）に添加し、２５℃で３０分間インキュベートした。反応は、５０μｌの１Ｍ 過塩素酸の添加によって停止させた。３００μｌのＢｉｏｍｏｌ Ｇｒｅｅｎ（Ａｆｆｉｎｉｔｉ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｅｘｅｔｅｒ，ＵＫ）を加えた後、３０μｌのサンプルまたは標準物質（０．１２５ｎｍｏｌ～４ｎｍｏｌの濃度のＰＯ３－ ４）を、室温で３０分間インキュベートし、マイクロプレートリーダー（ＶＥＲＳＡｍａｘ，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，ＣＡ）を用いて、６２０ｎｍでの吸光度（Ａ６２０）を測定した。ＦＢＰａｓｅ活性を、トランスケトラーゼ活性に正規化した（Zhao, et al., Biomed. Res. Int. (2014)2014:572915）。
＜実施例６：実生苗におけるクロロフィル蛍光イメージングスクリーニング＞
１３０μｍｏｌ ｍｏｌ－２ ｓ－２および周囲ＣＯ２濃度（４００μｍｏｌ ｍｏｌ－１）にて管理された環境チャンバー内で育てた２～３週齢のタバコ実生苗について、クロロフィル蛍光イメージングを行った。クロロフィル蛍光パラメータは、クロロフィル蛍光（ＣＦ）イメージングシステム（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａ，Ｃｏｌｃｈｅｓｔｅｒ，ＵＫ（Barbagallo, et al., Plant Physiol. (2003)132:485-493；von Caemmerer, et al., J. Exp. Bot. (2004)55:1157-1166））を用いて得た。光化学系２（ＰＳＩＩ）光化学、Ｆｑ’／Ｆｍ’の作動効率は、６３００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１ ＰＰＦＤの飽和８００ｍｓパルスの後、次の方程式Ｆｑ’／Ｆｍ’＝（Ｆｍ’－Ｆ’）／Ｆｍ’を用いて、光（Ｆ’）における定常状態蛍光および最大蛍光（Ｆｍ’）の測定から計算した。Ｆｑ’／Ｆｍ’のイメージは、Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａに対する６００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－２の安定ＰＰＦＤの下、およびＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎに対する６５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－２の安定ＰＰＦＤの下で取った（Baker, et al., Journal of Experimental Botany (2001)52:615-621；Oxborough, et al., Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. (2000)355:1489-1498；Lawson, et al., J. Exp. Bot. (2008)59:3609-3619）。
＜実施例７：リーフガス交換＞
光合成ガス交換およびクロロフィル蛍光パラメータを、６４００～４０蛍光光度計ヘッドユニットを有する携帯型赤外線ガス分析器（ＬＩ－ＣＯＲ ６４００；ＬＩ－ＣＯＲ，Ｌｉｎｃｏｌｎ，ＮＥ，ＵＳＡ）を使用して記録した。特に明記しない限り、全ての測定は、ＬＩ－ＣＯＲ ６４００キュベットを用いて行った。温室で育てた植物の場合、条件は、４００μｍｏｌ ｍｏｌ－１のＣＯ２濃度、２５℃の葉温、および１±０．２ｋＰａの蒸気圧欠損（ＶＰＤ）で維持された。圃場条件下で育てた植物のチャンバー条件は、４００μｍｏｌ ｍｏｌ－１のＣＯ２濃度を有し、遮断温度は周囲温度より２℃高く設定され（それぞれのガス交換応答曲線を生成する前に、周囲気温を測定した）、ＶＰＤは、できるだけ１ｋＰａに近くなるように維持された。
（Ａ／Ｃｉ応答曲線（光合成能力））
細胞内ＣＯ２濃度（Ｃｉ）に対する正味の光合成（Ａ）の応答は、２０００μｍｏｌ ｍｏｌ －２ ｓ－１の飽和光量で測定した。照明は、リーフキュベットに取り付けられた赤色－青色光源によって提供された。Ａの測定は、４００μｍｏｌ ｍｏｌ－１の周囲ＣＯ２濃度（Ｃａ）で開始された。その後、Ｃａは、最低濃度の５０μｍｏｌ ｍｏｌ－１まで段階的に減少され、次いで、上限濃度の２０００μｍｏｌ ｍｏｌ－１まで段階的に増加された。最大飽和ＣＯ２同化率（Ａｍａｘ）、最大カルボキシル化率（Ｖｃｍａｘ）および最大電子伝達流量（Ｊｍａｘ）のパラメータを計算するために、Ｃ３光合成モデル（Farquhar, et al., Planta (1980)149:78-90）を、Sharkey, et al., Plant Cell Environ. (2007)30:1035-1040によって提供されたスプレッドシートを用いて、Ａ／Ｃｉデータに挿入した。さらに、数学的にはＰＳＩＩ効率因子Ｆｑ’／Ｆｖ’と同じである、ＰＳＩＩの作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）および光化学的クエンチング係数（ｑＰ）を含むクロロフィル蛍光パラメータは、それぞれの時点で記録された。
（Ａ／Ｑ応答曲線）
光の機能としての光合成（Ａ／Ｑ応答曲線）を、上記のＡ／Ｃｉ曲線と同じキュベット条件で測定した。Ａおよびｇｓを以下の光レベルにて測定した後に、葉を、２２００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１の飽和放射照度に、初めに安定させた：２０００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、１６５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、１３００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、１０００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、７５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、５００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、４００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、３００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、２００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、１５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、１００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１、および０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１。Ａが新たな定常状態（１分～３分）に達した後、ｇｓが新たな光レベルに変化する前に、測定を記録した。Ａおよびｇｓの値を用いて、本質的な水利用効率（ｉＷＵＥ＝Ａ／ｇｓ）を推定した。
＜実施例８：統計解析＞
すべての統計解析は、Ｓｙｓ－ｓｔａｔ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｓｓｅｘ，ＵＫ、およびＲを用いて行った（ウェブサイト ｗｗｗ．ｒ－ｐｒｏｊｅｃｔ．ｏｒｇを参照）。収穫データ、実生苗クロロフィルイメージング、および酵素活性について、分散分析（ＡＮＯＶＡ）およびＰｏｓｔ ｈｏｃ Ｔｕｋｅｙ試験を行った。ガス交換曲線について、データを、ｌｍｅｒ関数およびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡ（Vialet-Chabrand, et al., Plant Physiol. (2017)173:2163-2179）を使用する線形混合モデル分析によって比較した。操作間の有意差は、コントラスト分析（ｌｓｍｅａｎｓ ｐａｃｋａｇｅ）を用いて同定した。
＜実施例９：電子伝達およびＲｕＢＰ再生の促進は、温室条件下の２つの異なるタバコ品種における光合成能力を高める＞
上記の最初の選別に基づいて選択されたトランスジェニック系統は、４００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ －１～１０００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１の照明を提供するために補完された自然光を伴う、温室内で育てられた。正味のＣＯ２同化率（Ａ）およびＦｑ’／Ｆｍ’を、Ｎ.ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ（ＳおよびＳＣ６）の成熟葉および発育中の葉ならびにＮ.ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ（ＳＢ、Ｃ６およびＳＢＣ６）の成熟葉における細胞内ＣＯ２濃度（Ｃｉ）の関数として決定した（図７Ａ～７Ｂ）。トランスジェニック系統は、コントロール植物（ＣＮ）よりも高いＣＯ２同化率を示した。Ａは、約３００μｍｏｌ ｍｏｌ－１のＣｉで、ＳＣ６の成熟葉においてコントロールよりも１５％高かった（一方、現行の周囲ＣＯ２濃度は約４００μｍｏｌ－１であり、測定されたＣｉ濃度は、気孔制限を含む多数の要因のために周囲よりも低い）（図７Ｂ）。また、ＳＣ６植物の発育中の葉は、ＰＳＩＩ作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）およびＰＳＩＩ効率因子（efficiency factor）（Ｆｑ’／Ｆｖ’）においても有意な増加を示した（図７Ｂ）。これらは、酸化された状態にＱＡを維持する光合成装置の能力によって決定され、従って、コントロール植物と比較した場合の光化学的クエンチング（quenching）の指標である。興味深いことに、Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎトランスジェニック植物の成熟葉において、トランスジェニック植物とコントロール植物との間の同化率およびＰＳＩＩ光化学の作動効率の差が、発育中の葉よりも小さかった。Ｓトランスジェニック植物の成熟葉だけが、すべての測定したＣＯ２濃度で、Ｆｑ’／Ｆｍ’およびＦｑ’／Ｆｖ’の平均値がコントロール植物に比べて高いことを示した（図７Ｂ）。対照的に、ＳＣ６植物の成熟葉は、３００μｍｏｌ ｍ－１と９００μｍｏｌ ｍ－１との間のＣｉレベルでのみ、コントロールより高いＦｑ’／Ｆｖ’値を表した（図７Ｂ）。
Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａトランスジェニック植物についても同様の傾向が示され、コントロールと比較して、Ａ、Ｆｑ’／Ｆｍ’、およびＦｑ’／Ｆｖ’のより高い平均値を表した（図７Ａ）。ＳＢＣ６植物（Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ）の成熟葉では、これらの有意な増加はＳＣ６系統（Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ）の発育中の葉について示された傾向に類似していた（図７Ａ－７Ｂ）。
ＳおよびＳＣ６植物の両方（Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ）の発育中の葉は、コントロール植物と比較した場合、ＪｍａｘおよびＡｍａｘにおいて有意な増加を示した（表３）。また、ＳＣ６トランスジェニック植物の成熟葉は、コントロール植物と比較して、Ｖｃｍａｘ、Ｊｍａｘ、およびＡｍａｘの値が有意に高いことを表した。対照的に、ＳＢＣ６植物（Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ）の葉は、ＶｃｍａｘおよびＪｍａｘのより高い平均値は明らかであったが、Ａｍａｘが有意に増加しただけだった。これらの結果は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅまたはＳＢＰａｓｅと組み合わせたシトクロムｃ６の発現による電子伝達およびＲｕＢＰ再生の同時促進が、全ての分析された植物において、単一操作よりも光合成に対してより大きな影響を有することを示した。
Figure 2022526300000004
＜実施例１０：電子伝達およびＲｕＢＰ再生の促進は、温室条件下で２つの異なるタバコ品種の生育を促進する＞
並行実験において、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物は、収穫前の４週間、管理条件において生育させ、ＳＢＰａｓｅ（Ｓ）またはＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ植物は、収穫前の６週間、管理条件において生育させた。高さ、葉数、総葉面積および地上バイオマスを測定した（図８および９）。全ての分析したトランスジェニック植物は、コントロール植物と比較してより高い高さを示した。シトクロムｃ６（Ｃ６およびＳＢＣ６＝Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ；およびＳＣ６＝Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ）を発現する植物は、それぞれのコントロールと比較して、葉面積、ならびに茎および葉のバイオマスにおいて有意な増加があった。ＳＢトランスジェニック植物（Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ）では、茎のバイオマスのみがコントロール植物よりも大きかった。特に、ＳＢＣ６およびＳＣ６トランスジェニックは、それぞれ単独のＳＢおよびＳトランスジェニック植物よりも有意に大きな葉面積を示した。コントロール群と比較した場合、地上バイオマスの総増加は、ＳＢで３５％、Ｃ６で４４％、およびＳで９％であった。二重操作トランスジェニック株（ＳＢＣ６およびＳＣ６）は、コントロール群と比較して、一貫して高い地上質量平均を示した；ＳＢＣ６で５２％高く、ＳＣ６で３２％高い（図８および９）。
＜実施例１１：ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６の同時発現は、圃場条件下で生育および水利用効率を増加する＞
管理された温室条件下で、トランスジェニック植物において観察されたバイオマスの増加が、圃場環境において再現され得るかどうかを試験するために、系統のサブセット（subset）を、圃場における試験のために選択した。トランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統に関して、バイオマスにおけるより大きな割合の増加が示されたため、これらの植物を選択し、２つの異なる年の３つの圃場実験で検証した（１つは２０１６年、２つは２０１７年）。
２０１６年に、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）およびシトクロムｃ６（Ｃ６）の単独の遺伝子コンストラクトを発現する株の小規模複製コントロール実験を実施し、圃場での栄養生長（vegetative growth）を評価した。植物を発芽させ、圃場に移す前に２６日間、管理した環境条件下で生育させた。圃場中で１４日後、植物を初期の栄養生長期（vegetative stage）で収穫し、植物の高さ、全葉面積、および地上バイオマスを測定した（図１０Ａ）。これらのデータは、コントロールと比較して、ＳＢ植物が、それぞれ２７％、３５％および２５％の高さ、葉面積および地上バイオマスの増加を示すことを明らかにした（図１０Ａ）。Ｃ６植物はまた、コントロールと比べて、それぞれ５０％、４１％および３６％の高さ、葉面積および地上バイオマスにおける増加を示した（図１０Ａ）。２０１７年には、２つの大規模、ランダムブロック設計圃場実験を行い、コントロール植物に対するＳＢ、Ｃ６、およびＳＢＣ６植物の性能を評価した。植物は、３１～１３日間、温室内にて種子から生育させ、次いで、圃場に移動させ、収穫前に、開花の開始まで（さらに２４～３０日）生育させた。図１０Ｂ～１０Ｃでは、開花の開始後に収穫されたＳＢおよびＣ６植物は、高さ、葉面積またはバイオマスの有意な増加を示さなかったことが分かる。興味深いことに、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）を発現する植物は、コントロールと比較した場合、いくつかの生育パラメータにおいて、それぞれ、高さ、葉面積、および地上バイオマスにおける１３％、１７％、２７％の増加を伴って、有意な増加を示した（図１０Ｃ）。
さらに、２０１７年の圃場実験では、飽和光（Ａ／Ｃｉ）でのＣｉの関数としてＡを決定した。２０１７年の実験１では、ＰＳＩＩ作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）に差がないＳＢおよびＣ６植物において、Ａの有意な増加が観察された（図１１Ａ）。しかしながら、２０１７年の実験２では、コントロール植物と比較した場合、Ｃ６およびＳＢＣ６植物におけるＡの値において、明らかな差はみられず、かつＦｑ’／Ｆｍ’の値においても明らかな差はみられなかった（図１１Ｂ）。光の関数（ＰＰＦＤ）としてのＡの分析は、遺伝子型間のＡにおける小さな差異または有意でない差異のいずれかを示した（図１２Ａおよび図１３Ａ）。興味深いことに、ＳＢＣ６植物における気孔伝導度（ｇＳ）は、１０００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１を超える光量にて、Ｃ６またはコントロール植物よりも有意に低かった（図１２Ｂ）。結果としてこれは、ＳＢＣ６植物の潜在的水利用効率（ｉＷＵＥ）において有意な増加となった（図１２Ｄ）。ＳＢまたはＣ６のトランスジェニック植物について、ｉＷＵＥに有意な差は見られなかった（図１２Ｄおよび図１３Ｄ）。
上述の実施例は、２つの異なったタバコ品種において、電子伝達の増加およびＲｕＢＰ再生の改善された能力を同時に有するトランスジェニック植物の生成および分析を記載する。これらの実施例は、（シトクロムｃ６の発現による）電子伝達の独立した促進および（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅの発現またはＳＢＰａｓｅの過剰発現による）ＲｕＢＰ再生の促進が、管理された条件下で育てられた植物における光合成およびバイオマスを増加したことを示す。さらに、これらの実施例は、これら２つの過程（ＳＢＣ６およびＳＣ６植物）を同時に標的にすることは、光合成および生育を促進する上でさらに大きな影響を与えることを明らかにした。さらに、圃場研究において、電子伝達およびＲｕＢＰ再生の同時促進を伴う植物は、ｉＷＵＥおよびバイオマスの増加を示した。
温室条件下では、光合成パラメータの増加が、全ての分析されたトランスジェニック植物において観察され、これらはバイオマスの増加と一貫して相関していることが見出された。本明細書で提示した実施例は、電子伝達およびＲｕＢＰ再生の同時促進による光合成およびバイオマス増加の最初の報告を提供する。ここで試験した両方のタバコ品種（Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ ＨａｖａｎａおよびＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ）における分析した全てのトランスジェニックタバコ植物の葉において、温室条件下で、Ａの増加が観察された。Ａ／Ｃｉ応答曲線の分析により、光合成パラメータＶｃｍａｘ、Ｊｍａｘ、およびＡｍａｘの平均値は、それぞれ１７％、１４％、および１２％まで増加した。これらの結果は、電子伝達の最大速度および増加したＲｕＢＰ再生だけでなく、ルビスコによるカルボキシル化率も増加した。ルビスコ活性は、直接的に標的化されなかったが、この結果は、ＪｍａｘとＶｃｍａｘとの間に線形相関を示す、１００種の植物種を超えるWullschleger, et al., J. Exp. Bot. (1993) 44:907-920による研究と一致する。さらに、ＳＢＰａｓｅの過剰表現が、Ｊｍａｘの有意な増加をもたらすだけでなく、Ｖｃｍａｘおよびルビスコ活性化状態の増加をもたらすことも以前に示されている。
特に、温室調査では、電子伝達およびＲｕＢＰ再生の両方（ＳＢＣ６およびＳＣ６）が増加した植物の葉から最も高い光合成率が観察され、これらの遺伝子の共発現が、光合成の改善に追加の効果をもたらすことを示した。Ａの増加に加えて、電子伝達およびＲｕＢＰ再生の同時促進を伴う植物は、Ｆｑ’／Ｆｍ’の有意な増加を示し、コントロール植物と比較してＰＳＩＩを通して線形電子フラックスの量子収量が高いことを示した。これらの結果は、ＰＳＩに対してより効率的な電子供与体を代わりに使用することによって、ＰＳＩの還元が促進されることを示す（Chida, et al., Plant Cell Physiol. (2007) 48：948-957；Finazzi, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. (2005) 102:7031-7036）。これは、アラビドプシスにおけるシトクロムｃ６の導入およびリスケ鉄硫黄タンパク質の過剰発現が、ＰＳＩＩの量子収量の増加およびより酸化されたプラストキノンプールを引き起こすことを示す公表されたデータと一致する（Simkin, et al., Plant Physiol. (2017) 175:134-145；Chida, et al., Plant Cell Physiol. (2007) 48:948-957）。さらに、ＳＢＣ６およびＳＣ６植物では、Ｆｑ’／Ｆｍ’の増加は、ＰＳＩＩ効率因子（Ｆｑ’／Ｆｖ’）の増加によって大きく左右されることが分かった。このことは、これらの植物における効率の増加が、ＣＯ２同化などのＰＳＩＩの下流の工程の促進によって起こり得ることを示唆している。
作物収量を改善するために電子伝達およびＲｕＢＰ再生の両方を標的とすることの適用性のさらなる証拠を提供するために、植物を圃場で試験した。圃場結果は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ単独の発現が、初期の栄養生長（開花の開始前）の間に収穫された場合、２０１６年の圃場生育植物における生育およびバイオマスの２２％～４０％の増加をもたらしたことを示した。興味深いことに、同じトランスジェニック操作を有する植物を、２０１７年の圃場試験における開花の開始後、発育の後期に収穫した場合、この利点は、もはや明らかではなく、単独のＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ発現系統は、コントロール植物と区別できなかった。
シトクロムｃ６単独を発現するトランスジェニック植物もまた、発育の初期に収穫された場合、生育およびバイオマスの増強を示したが、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ植物と同様に、植物が開花後に収穫された場合、この改良は、もはや明らかではなかった。初期収穫と後期収穫との間のバイオマス獲得におけるこの表現型の違いは、圃場条件下で、初期発育中に収穫された植物および開花の開始後に収穫された植物において、Ｈタンパク質の過剰発現が、バイオマスを増加させることが示された並列実験では、観察されなかった（Lopez-Calcagno, et al., Plant Biotechnol. J. (2019) 17(1):141-151））。これらの結果は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅまたはシトクロムｃ６単独の発現が、特定の規定の条件下または植物発育の特定の段階で利点を提供し得る。これは、初期収穫が望ましいいくつかの作物（例えば、いくつかの型のレタス、ホウレンソウ、および柔らかい野菜）に利用可能であり得る（Ichikawa, et al., GM Crops (2010) 1:322-326）。上記の単独操作の結果とは対照的に、シトクロムｃ６およびＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅの両方を同時に発現する植物は、圃場条件下で開花の後に、バイオマスの一貫した増加を示した。
圃場で生育させたトランスジェニック株では、光合成の増加とバイオマスの増加との間の相関が、温室条件下で観察されたものよりも一貫性が低かった。個々の操作を伴うトランスジェニック系統、すなわち、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ系統）およびシトクロムｃ６（Ｃ６系統）は、バイオマスの増加なしに、２０１７年の実験１において光合成能力を有意に増加させた。対照的に、２０１７年の実験２におけるＣ６系統は、バイオマスを増加させたが、光合成能力に有意な差はなかった。二重配列操作を伴うトランスジェニック系統、すなわち、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）も、２０１７年の実験２において、光合成能力に有意な差を伴わずに、バイオマスを増加させた。すべての実験にわたって、トランスジェニック植物の平均Ａ値は、コントロールのそれよりも一貫して高かった。たとえ差がすべての実験にわたって一貫して統計的に異なっていなくても、植物の生涯にわたる同化のわずかな増加でさえ、有意なバイオマス蓄積に変換され得る累積効果を有することが知られている（Simkin, et al., J. Exp. Bot. (2015) 66:4075-4090）。
１０００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１を超える光量では、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）の同時発現を有する植物が、コントロール植物と比較した場合、気孔伝導度（ｇｓ）が低く、Ｃｉ濃度が低いことが観察された（図１２Ｃ）。通常、Ｃｉを低くすると、光合成が減少すると思われるが、興味深いことに、これらの植物はコントロール植物と同等またはそれ以上のＣＯ２同化率を維持でき、結果としてｉＷＵＥの改善となった。ｉＷＵＥにおける同様の改善は、ＮＰＱ関連タンパク質、ＰｓｂＳを過剰発現する植物において見られた（Glowacka, et al., Nat. Commun. (2018)9）。これらの植物では、光誘発気孔開口が減少し、気孔運動のシグナルとして作用すると提唱されているより酸化されたＱＡプールを有することが示された（Busch, et al., Photosynth. Res. (2014)119:131-140）。
これらの実施例の結果は、ＳＢＣ６植物において増加した光合成能力が、Ｃｉの減少を補うという案の立証を提供する。より高いｉＷＵＥ、およびコントロールと比較してより高い生産性が、ＲｕＢＰ再生が増加したトランスジェニック系統についてＣＯ２エンリッチメント（enrichment）を有する圃場調査において報告されているという事実（Rosenthal et al., BMC Plant Biol. (2011)11:123；Ichikawa, et al., GM Crops (2010)1:322-326）は、気候変動シナリオのもとで光合成および収率を持続させることができる新しい植物品種の発育のために、電子伝達およびＲｕＢＰ再生を操作する可能性を強調する。
これらの実施例の結果は、調査した条件下で電子伝達およびＲｕＢＰ再生の同時促進をもたらす操作の組み合わせは、単独操作よりもバイオマスの有意な増加をもたらし、高収率作物の発育のためのこのストラテジーの可能性を強調する明確な実証を提供する。
図１Ａ～１Ｂは、トランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ系統を生成するために使用されるコンストラクトの模式図を示す。図１Ａは、Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ ＨａｖａｎａにおけるＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳｙｎＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ）の発現に使用されるコンストラクト（上部、ＥＣ２３０８３）およびＰｏｒｐｈｙｒａ ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓシトクロムｃ６（ＰｕＣｙｔｃ６）の発現に使用されるコンストラクト（下部、ＥＣ２３０２８）を示す。図１Ｂは、Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎにおけるシトクロムｃ６（ＰｕＣｙｔｃ６）の発現に使用されるコンストラクト（Ｂ２－Ｃ６）を示す。ＲＢ＝Ｔ－ＤＮＡ右縁；ｐＦＭＶ＝ゴマノハグサモザイクウイルスプロモーター；ｔＮＯＳ＝ノパリンシンターゼターミネーター；３５Ｓ＝カリフラワーモザイクウイルス３５Ｓプロモーター；ＨＰＴ＝Ａ．ｔｈａｌｉａｎａヒートショックタンパク質１８．２（ＨＳＰ）ターミネーター；ＬＢ＝Ｔ－ＤＮＡ左縁；ｐ２ｘ３５Ｓ＝２ｘカリフラワーモザイクウイルス３５Ｓプロモーター；ｔＨＳＰ＝Ａ．ｔｈａｌｉａｎａヒートショックタンパク質１８．２（ＨＳＰ）ターミネーター；ｐＮｏｓ＝ノパリンシンターゼプロモーター；ＮＰＴ ＩＩ＝ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子。 図１Ａ～１Ｂは、トランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ系統を生成するために使用されるコンストラクトの模式図を示す。図１Ａは、Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ ＨａｖａｎａにおけるＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳｙｎＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ）の発現に使用されるコンストラクト（上部、ＥＣ２３０８３）およびＰｏｒｐｈｙｒａ ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓシトクロムｃ６（ＰｕＣｙｔｃ６）の発現に使用されるコンストラクト（下部、ＥＣ２３０２８）を示す。図１Ｂは、Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎにおけるシトクロムｃ６（ＰｕＣｙｔｃ６）の発現に使用されるコンストラクト（Ｂ２－Ｃ６）を示す。ＲＢ＝Ｔ－ＤＮＡ右縁；ｐＦＭＶ＝ゴマノハグサモザイクウイルスプロモーター；ｔＮＯＳ＝ノパリンシンターゼターミネーター；３５Ｓ＝カリフラワーモザイクウイルス３５Ｓプロモーター；ＨＰＴ＝Ａ．ｔｈａｌｉａｎａヒートショックタンパク質１８．２（ＨＳＰ）ターミネーター；ＬＢ＝Ｔ－ＤＮＡ左縁；ｐ２ｘ３５Ｓ＝２ｘカリフラワーモザイクウイルス３５Ｓプロモーター；ｔＨＳＰ＝Ａ．ｔｈａｌｉａｎａヒートショックタンパク質１８．２（ＨＳＰ）ターミネーター；ｐＮｏｓ＝ノパリンシンターゼプロモーター；ＮＰＴ ＩＩ＝ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子。 図２Ａ～２Ｅは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ、ＳＢＰａｓｅ、およびシトクロムｃ６を過剰発現するトランスジェニック植物のスクリーニングを示す。図２Ａは、ＳＢ系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢ系統０３、０６、２１、および４４）、Ｃ６系統（シトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；Ｃ６系統１５、４１、４７および５０）、ＳＢＣ６系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢＣ６系統１、２、および３）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｂは、Ｓ系統（ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；Ｓ系統３０および６０）、ＳＣ６系統（ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；ＳＣ６系統１、２および３）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｃは、コントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）に対するＳＢ系統およびＳＢＣ６系統におけるＦＢＰａｓｅ活性を示す。図２Ｄ～２Ｅは、６００～６５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１（ＰＰＦＤ）でのＦｑ’／Ｆｍ’（最大ＰＳＩＩ作動効率）を測定するために用いられた、管理された環境条件下で生育させた植物のクロロフィル蛍光イメージングを示す。図２Ｄは、６００ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）、ＳＢ系統、Ｃ６系統およびＳＢＣ６系統（１系統当たり６個の植物；１操作当たり３～４系統）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｅは、６５０ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴ植物）、Ｓ系統およびＳＣ６系統（ＣＮ＝１操作当たり１１個の植物；ＳおよびＳＣ６系統＝１操作当たり６～７個の植物）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｃ～２Ｅにおいて、アスタリスクは、コントロール群と統計的に異なる系統を示す（＊Ｐ＜０．０５）。 図２Ａ～２Ｅは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ、ＳＢＰａｓｅ、およびシトクロムｃ６を過剰発現するトランスジェニック植物のスクリーニングを示す。図２Ａは、ＳＢ系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢ系統０３、０６、２１、および４４）、Ｃ６系統（シトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；Ｃ６系統１５、４１、４７および５０）、ＳＢＣ６系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢＣ６系統１、２、および３）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｂは、Ｓ系統（ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；Ｓ系統３０および６０）、ＳＣ６系統（ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；ＳＣ６系統１、２および３）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｃは、コントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）に対するＳＢ系統およびＳＢＣ６系統におけるＦＢＰａｓｅ活性を示す。図２Ｄ～２Ｅは、６００～６５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１（ＰＰＦＤ）でのＦｑ’／Ｆｍ’（最大ＰＳＩＩ作動効率）を測定するために用いられた、管理された環境条件下で生育させた植物のクロロフィル蛍光イメージングを示す。図２Ｄは、６００ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）、ＳＢ系統、Ｃ６系統およびＳＢＣ６系統（１系統当たり６個の植物；１操作当たり３～４系統）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｅは、６５０ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴ植物）、Ｓ系統およびＳＣ６系統（ＣＮ＝１操作当たり１１個の植物；ＳおよびＳＣ６系統＝１操作当たり６～７個の植物）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｃ～２Ｅにおいて、アスタリスクは、コントロール群と統計的に異なる系統を示す（＊Ｐ＜０．０５）。 図２Ａ～２Ｅは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ、ＳＢＰａｓｅ、およびシトクロムｃ６を過剰発現するトランスジェニック植物のスクリーニングを示す。図２Ａは、ＳＢ系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢ系統０３、０６、２１、および４４）、Ｃ６系統（シトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；Ｃ６系統１５、４１、４７および５０）、ＳＢＣ６系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢＣ６系統１、２、および３）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｂは、Ｓ系統（ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；Ｓ系統３０および６０）、ＳＣ６系統（ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；ＳＣ６系統１、２および３）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｃは、コントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）に対するＳＢ系統およびＳＢＣ６系統におけるＦＢＰａｓｅ活性を示す。図２Ｄ～２Ｅは、６００～６５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１（ＰＰＦＤ）でのＦｑ’／Ｆｍ’（最大ＰＳＩＩ作動効率）を測定するために用いられた、管理された環境条件下で生育させた植物のクロロフィル蛍光イメージングを示す。図２Ｄは、６００ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）、ＳＢ系統、Ｃ６系統およびＳＢＣ６系統（１系統当たり６個の植物；１操作当たり３～４系統）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｅは、６５０ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴ植物）、Ｓ系統およびＳＣ６系統（ＣＮ＝１操作当たり１１個の植物；ＳおよびＳＣ６系統＝１操作当たり６～７個の植物）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｃ～２Ｅにおいて、アスタリスクは、コントロール群と統計的に異なる系統を示す（＊Ｐ＜０．０５）。 図２Ａ～２Ｅは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ、ＳＢＰａｓｅ、およびシトクロムｃ６を過剰発現するトランスジェニック植物のスクリーニングを示す。図２Ａは、ＳＢ系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢ系統０３、０６、２１、および４４）、Ｃ６系統（シトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；Ｃ６系統１５、４１、４７および５０）、ＳＢＣ６系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢＣ６系統１、２、および３）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｂは、Ｓ系統（ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；Ｓ系統３０および６０）、ＳＣ６系統（ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；ＳＣ６系統１、２および３）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｃは、コントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）に対するＳＢ系統およびＳＢＣ６系統におけるＦＢＰａｓｅ活性を示す。図２Ｄ～２Ｅは、６００～６５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１（ＰＰＦＤ）でのＦｑ’／Ｆｍ’（最大ＰＳＩＩ作動効率）を測定するために用いられた、管理された環境条件下で生育させた植物のクロロフィル蛍光イメージングを示す。図２Ｄは、６００ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）、ＳＢ系統、Ｃ６系統およびＳＢＣ６系統（１系統当たり６個の植物；１操作当たり３～４系統）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｅは、６５０ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴ植物）、Ｓ系統およびＳＣ６系統（ＣＮ＝１操作当たり１１個の植物；ＳおよびＳＣ６系統＝１操作当たり６～７個の植物）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｃ～２Ｅにおいて、アスタリスクは、コントロール群と統計的に異なる系統を示す（＊Ｐ＜０．０５）。 図２Ａ～２Ｅは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ、ＳＢＰａｓｅ、およびシトクロムｃ６を過剰発現するトランスジェニック植物のスクリーニングを示す。図２Ａは、ＳＢ系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢ系統０３、０６、２１、および４４）、Ｃ６系統（シトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；Ｃ６系統１５、４１、４７および５０）、ＳＢＣ６系統（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統；ＳＢＣ６系統１、２、および３）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｂは、Ｓ系統（ＳＢＰａｓｅを発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；Ｓ系統３０および６０）、ＳＣ６系統（ＳＢＰａｓｅおよびシトクロムｃ６を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ品種 Ｓａｍｓｕｎ系統；ＳＣ６系統１、２および３）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）における転写レベルを示す。図２Ｃは、コントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）に対するＳＢ系統およびＳＢＣ６系統におけるＦＢＰａｓｅ活性を示す。図２Ｄ～２Ｅは、６００～６５０μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１（ＰＰＦＤ）でのＦｑ’／Ｆｍ’（最大ＰＳＩＩ作動効率）を測定するために用いられた、管理された環境条件下で生育させた植物のクロロフィル蛍光イメージングを示す。図２Ｄは、６００ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）、ＳＢ系統、Ｃ６系統およびＳＢＣ６系統（１系統当たり６個の植物；１操作当たり３～４系統）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｅは、６５０ＰＰＦＤでのコントロール（ＣＮ；ＷＴ植物）、Ｓ系統およびＳＣ６系統（ＣＮ＝１操作当たり１１個の植物；ＳおよびＳＣ６系統＝１操作当たり６～７個の植物）の最大ＰＳＩＩ作動効率を示す。図２Ｃ～２Ｅにおいて、アスタリスクは、コントロール群と統計的に異なる系統を示す（＊Ｐ＜０．０５）。 図３Ａ～３Ｂは、トランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ ＨａｖａｎａおよびＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ植物の生化学分析を示す。図３Ａは、野生型（ＷＴ）コントロール植物（ＣＮ）由来の抽出物と比較した、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ系統０３、０６、２１、および４４）およびＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６系統１、２、および３）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統の成熟葉由来の複数の実験を代表するタンパク質抽出物のイムノブロット解析を示し、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ抗体に対してブロットした。グリシン切断システム由来のＨタンパク質の発現は、ローディングコントロール（loding control）として使用した。図３Ｂは、ＷＴコントロール植物（ＣＮ）由来の抽出物と比較した、ＳＢＰａｓｅ（Ｓ系統Ｓ３０およびＳ６０）およびＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６系統１、２、および３）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ系統の成熟葉由来の複数の実験を代表するタンパク質抽出物のイムノブロット解析を示し、ＳＢＰａｓｅ抗体に対してブロットした。図３Ａ～３Ｂでは、グリシン切断システム（Ｈタンパク質）、トランスケトラーゼ（ＴＫ）、およびＲｕｂｉｓｃｏからのＨタンパク質の発現をローディングコントロールとして使用した。イムノブロット解析を、植物の複数のセットについて繰り返し、示した結果は、典型的なブロットの代表である。 図３Ａ～３Ｂは、トランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ ＨａｖａｎａおよびＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ植物の生化学分析を示す。図３Ａは、野生型（ＷＴ）コントロール植物（ＣＮ）由来の抽出物と比較した、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ系統０３、０６、２１、および４４）およびＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６系統１、２、および３）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統の成熟葉由来の複数の実験を代表するタンパク質抽出物のイムノブロット解析を示し、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ抗体に対してブロットした。グリシン切断システム由来のＨタンパク質の発現は、ローディングコントロール（loding control）として使用した。図３Ｂは、ＷＴコントロール植物（ＣＮ）由来の抽出物と比較した、ＳＢＰａｓｅ（Ｓ系統Ｓ３０およびＳ６０）およびＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６系統１、２、および３）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ系統の成熟葉由来の複数の実験を代表するタンパク質抽出物のイムノブロット解析を示し、ＳＢＰａｓｅ抗体に対してブロットした。図３Ａ～３Ｂでは、グリシン切断システム（Ｈタンパク質）、トランスケトラーゼ（ＴＫ）、およびＲｕｂｉｓｃｏからのＨタンパク質の発現をローディングコントロールとして使用した。イムノブロット解析を、植物の複数のセットについて繰り返し、示した結果は、典型的なブロットの代表である。 図４は、図２Ｃに示した、分析したＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物におけるＦＢＰａｓｅ酵素アッセイの完全なデータセットを示す。棒は、コントロール（ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）におけるＦＢＰａｓｅ活性に対する試験したトランスジェニック系統におけるＦＢＰａｓｅ活性を表す。それぞれの棒は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅを発現するＳＢ系統（ＳＢ０３、ＳＢ０６、ＳＢ２１、ＳＢ４４；中央に表示され、「ＳＢ」とラベル表示されている）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６を発現するＳＢＣ６系統（ＳＢＣ１、ＳＢＣ２、ＳＢＣ３；右側に表示され、「ＳＢＣ６」とラベル表示されている）、およびコントロール系統（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方；左側に黒色で表示されている）由来の個々の植物である。平均的なコントロール活性は、相対的なＦＢＰａｓｅ活性の１．０に黒い横棒で表示され、および「ＣＮ」とラベル表示されている。 図５Ａ～５Ｂは、シトクロムｃ６を発現するトランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物の生化学分析を示す。図５Ａは、Ｃ６系統（Ｃ１５、Ｃ４１、およびＣ４７）、ＷＴコントロール系統、およびヌルセグリガント（Ａ）コントロール系統、ならびにＰｏｒｐｈｙｒａ ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓ粗タンパク質抽出物（Ｐ）の発育中の葉のプール由来のタンパク質抽出物のイムノブロット解析を示す。図５Ｂは、図５Ａにおけるイムノブロット膜のポンソー染色（Ponceau stain）を示し、図５Ａにおける植物葉抽出物と同様のローディングレベルであることを明らかにした。 図５Ａ～５Ｂは、シトクロムｃ６を発現するトランスジェニックＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物の生化学分析を示す。図５Ａは、Ｃ６系統（Ｃ１５、Ｃ４１、およびＣ４７）、ＷＴコントロール系統、およびヌルセグリガント（Ａ）コントロール系統、ならびにＰｏｒｐｈｙｒａ ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓ粗タンパク質抽出物（Ｐ）の発育中の葉のプール由来のタンパク質抽出物のイムノブロット解析を示す。図５Ｂは、図５Ａにおけるイムノブロット膜のポンソー染色（Ponceau stain）を示し、図５Ａにおける植物葉抽出物と同様のローディングレベルであることを明らかにした。 図６Ａ～６Ｂは、２０１７年の圃場実験（すなわち、圃場栽培植物を評価する実験）中の平均環境条件を示す。図６Ａは、２０１７年の圃場実験からの平均の１日の光量（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１）を示す。図６Ｂは、２０１７年の圃場実験からの気温（℃）を示す。図６Ａ～６Ｂにおいて、黒色＝２０１７年 実験１、および灰色＝２０１７年実験２である。 図６Ａ～６Ｂは、２０１７年の圃場実験（すなわち、圃場栽培植物を評価する実験）中の平均環境条件を示す。図６Ａは、２０１７年の圃場実験からの平均の１日の光量（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１）を示す。図６Ｂは、２０１７年の圃場実験からの気温（℃）を示す。図６Ａ～６Ｂにおいて、黒色＝２０１７年 実験１、および灰色＝２０１７年実験２である。 図７Ａ～７Ｂは、管理された条件下（すなわち、温室（ＧＨ））で生育したトランスジェニック植物の光合成応答を示す。図７Ａ～７Ｂは、光合成の炭素固定率（Ａ（μｍｏｌ ｍ －２ ｓ－１））、光におけるＰＳＩＩの実際の作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）、ＰＳＩＩから引き出された電子シンク（electron sinks）（Ｆｑ’／Ｆｖ’）、およびＰＳＩＩの最大効率（Ｆｖ’／Ｆｍ’）を示している。パラメータは、飽和光レベル（４００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１から１０００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１の間で発振された温室内の自然光レベル；４００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１の最小の放射照度レベルを維持するために必要に応じて、補助光が提供された）でのＣＯ２濃度の増加（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））の関数として決定された。図７Ａは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）、およびコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統の成熟葉の光合成応答を示す。図７Ｂは、ＳＢＰａｓｅ（Ｓ）、ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６）、およびコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を表現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ系統の成熟葉（左列）および発育中の葉（すなわち、長さ１１～１３ｃｍ；右列）の光合成応答を示す。図７Ａ～７Ｂにおいて、３～４個の独立したトランスジェニック系統由来の３～４個の個々の植物を評価した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを用いて決定したトランスジェニックとコントロール群との間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図７Ａ～７Ｂは、管理された条件下（すなわち、温室（ＧＨ））で生育したトランスジェニック植物の光合成応答を示す。図７Ａ～７Ｂは、光合成の炭素固定率（Ａ（μｍｏｌ ｍ －２ ｓ－１））、光におけるＰＳＩＩの実際の作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）、ＰＳＩＩから引き出された電子シンク（electron sinks）（Ｆｑ’／Ｆｖ’）、およびＰＳＩＩの最大効率（Ｆｖ’／Ｆｍ’）を示している。パラメータは、飽和光レベル（４００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１から１０００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１の間で発振された温室内の自然光レベル；４００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１の最小の放射照度レベルを維持するために必要に応じて、補助光が提供された）でのＣＯ２濃度の増加（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））の関数として決定された。図７Ａは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）、およびコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統の成熟葉の光合成応答を示す。図７Ｂは、ＳＢＰａｓｅ（Ｓ）、ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６）、およびコントロール（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を表現するＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ系統の成熟葉（左列）および発育中の葉（すなわち、長さ１１～１３ｃｍ；右列）の光合成応答を示す。図７Ａ～７Ｂにおいて、３～４個の独立したトランスジェニック系統由来の３～４個の個々の植物を評価した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを用いて決定したトランスジェニックとコントロール群との間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図８は、ＳＢＰａｓｅの発現の増加またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の発現の増加が、管理された条件下（すなわち、温室（ＧＨ））で生育された植物におけるバイオマスを増加させることを示す。グラフの左列は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、およびＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）を発現する４０日齢のＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統についてのコントロール値の割合として表示された植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。グラフの右列は、ＳＢＰａｓｅ（Ｓ）およびＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６）を発現する５６日齢のＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ系統についてのコントロール値の割合として表示された植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。２～４個の独立したトランスジェニック系統由来の５～６個の個々の植物を評価した。ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方を含有するコントロール群について得られた値は、１００％に設定された灰色の陰影として示され、グラフ上に重ねられている。アスタリスクは、チューキーの事後検定を用いたＡＮＯＶＡを使用して決定されたトランスジェニックとコントロール群との間、または遺伝子型間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図９は、ＳＢＰａｓｅの発現の増加、またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の発現の増加が、ＧＨ生育植物のバイオマスの増加を引き起こすことを示す。グラフの左列は、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、およびＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）を発現する４０日齢のＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統についてのコントロール値の割合として表示された葉数、葉乾燥重量、および茎乾燥重量の平均±ＳＥを示す。グラフの右列は、ＳＢＰａｓｅ（Ｓ）およびＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＣ６）を発現する５６日齢のＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｓａｍｓｕｎ系統についてのコントロール値の割合として表示された葉数、葉乾燥重量、および茎乾燥重量の平均±ＳＥを示す。２～４個の独立したトランスジェニック系統由来の５～６個の個々の植物を評価した。ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方を含有するコントロール群について得られた値は、１００％に設定された灰色の陰影として示され、グラフ上に重ねられている。アスタリスクは、チューキーの事後検定を用いたＡＮＯＶＡを使用して決定されたトランスジェニックとコントロール群との間、または遺伝子型間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１０Ａ～１０Ｃは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の同時発現が、圃場栽培植物におけるバイオマスを増大させることを示す。図１０Ａは、シトクロムｃ６（Ｃ６）またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）を発現する４０日齢（すなわち、若い）の２０１６年圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。図１０Ｂは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ系統；薄い灰色の棒）またはシトクロムｃ６（Ｃ６系統；濃い灰色の棒）を発現する５７日齢の圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。図１０Ｃは、シトクロムｃ６（Ｃ６系統；濃い灰色の棒）またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６系統；白色の棒）を発現する６１日齢（すなわち、開花期）の圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。２～３個の独立したトランスジェニック系統（図１０Ａ）由来の６個の個々の植物または２～３個の独立したトランスジェニック系統（図１０Ｂ～１０Ｃ）由来の２４個の個々の植物を評価した。ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方を含有するコントロール群について得られた値は、１００％に設定された灰色の陰影として示され、グラフ上に重ねられている。アスタリスクは、チューキーの事後検定を用いたＡＮＯＶＡを使用してトランスジェニックとコントロール群との間、または遺伝子型間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１０Ａ～１０Ｃは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の同時発現が、圃場栽培植物におけるバイオマスを増大させることを示す。図１０Ａは、シトクロムｃ６（Ｃ６）またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）を発現する４０日齢（すなわち、若い）の２０１６年圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。図１０Ｂは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ系統；薄い灰色の棒）またはシトクロムｃ６（Ｃ６系統；濃い灰色の棒）を発現する５７日齢の圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。図１０Ｃは、シトクロムｃ６（Ｃ６系統；濃い灰色の棒）またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６系統；白色の棒）を発現する６１日齢（すなわち、開花期）の圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。２～３個の独立したトランスジェニック系統（図１０Ａ）由来の６個の個々の植物または２～３個の独立したトランスジェニック系統（図１０Ｂ～１０Ｃ）由来の２４個の個々の植物を評価した。ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方を含有するコントロール群について得られた値は、１００％に設定された灰色の陰影として示され、グラフ上に重ねられている。アスタリスクは、チューキーの事後検定を用いたＡＮＯＶＡを使用してトランスジェニックとコントロール群との間、または遺伝子型間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１０Ａ～１０Ｃは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の同時発現が、圃場栽培植物におけるバイオマスを増大させることを示す。図１０Ａは、シトクロムｃ６（Ｃ６）またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）を発現する４０日齢（すなわち、若い）の２０１６年圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。図１０Ｂは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ系統；薄い灰色の棒）またはシトクロムｃ６（Ｃ６系統；濃い灰色の棒）を発現する５７日齢の圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。図１０Ｃは、シトクロムｃ６（Ｃ６系統；濃い灰色の棒）またはＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６系統；白色の棒）を発現する６１日齢（すなわち、開花期）の圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物についてのコントロール値の割合として表示された、植物の高さ、葉面積、および地上バイオマス乾燥重量の平均±ＳＥを示す。２～３個の独立したトランスジェニック系統（図１０Ａ）由来の６個の個々の植物または２～３個の独立したトランスジェニック系統（図１０Ｂ～１０Ｃ）由来の２４個の個々の植物を評価した。ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方を含有するコントロール群について得られた値は、１００％に設定された灰色の陰影として示され、グラフ上に重ねられている。アスタリスクは、チューキーの事後検定を用いたＡＮＯＶＡを使用してトランスジェニックとコントロール群との間、または遺伝子型間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１１Ａ～１１Ｂは、圃場栽培トランスジェニック植物の光合成能力を示す。図１１Ａは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、コントロール植物（ＣＮ；ＷＴとａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統由来の成熟葉における飽和光レベルでのＣＯ２濃度の増加（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ －２））の関数として、光合成の炭素固定率（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））およびＰＳＩＩの作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）を示す。差し込み棒グラフは、圃場栽培ＳＢおよびＣ６ Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統、ならびにＣＮ系統由来の成熟葉の最大炭素固定率（Ａｍａｘ）を示す。図１１Ｂは、シトクロムｃ６（Ｃ６）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統由来の成熟葉における飽和光レベルでのＣＯ２濃度の増加（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２）の関数として、光合成の炭素固定率（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））およびＰＳＩＩの作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）を示す。差し込み棒グラフは、圃場栽培Ｃ６およびＳＢＣ６ Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統、ならびにＣＮ系統由来の成熟葉の最大炭素固定率（Ａｍａｘ）を示す。図１１Ａ～１１Ｂにおいて、２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物の平均±ＳＥを示す。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡによって決定されたときの、トランスジェニックとコントロール群との間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５。 図１１Ａ～１１Ｂは、圃場栽培トランスジェニック植物の光合成能力を示す。図１１Ａは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、コントロール植物（ＣＮ；ＷＴとａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統由来の成熟葉における飽和光レベルでのＣＯ２濃度の増加（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ －２））の関数として、光合成の炭素固定率（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））およびＰＳＩＩの作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）を示す。差し込み棒グラフは、圃場栽培ＳＢおよびＣ６ Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統、ならびにＣＮ系統由来の成熟葉の最大炭素固定率（Ａｍａｘ）を示す。図１１Ｂは、シトクロムｃ６（Ｃ６）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統由来の成熟葉における飽和光レベルでのＣＯ２濃度の増加（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２）の関数として、光合成の炭素固定率（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））およびＰＳＩＩの作動効率（Ｆｑ’／Ｆｍ’）を示す。差し込み棒グラフは、圃場栽培Ｃ６およびＳＢＣ６ Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統、ならびにＣＮ系統由来の成熟葉の最大炭素固定率（Ａｍａｘ）を示す。図１１Ａ～１１Ｂにおいて、２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物の平均±ＳＥを示す。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡによって決定されたときの、トランスジェニックとコントロール群との間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５。 図１２Ａ～１２Ｄは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の同時発現が、圃場条件下での水利用効率を増加させることを示す。図１２Ａは、平均±ＳＥの正味のＣＯ２同化速度（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１２Ｂは、平均±ＳＥの気孔伝導度（ｇｓ（ｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１２Ｃは、平均±ＳＥの細胞間ＣＯ２濃度（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））を示し、図１２Ｄは、平均±ＳＥの潜在的水利用効率（ｉＷＵＥ（Ａ／ｇｓ））を示す。図１２Ａ～１２Ｄに示されるパラメータは、シトクロムｃ６（Ｃ６）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統における光（ＰＰＦＤ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））の関数として提供される。２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物を評価した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを使用して決定したトランスジェニック系統とコントロール群との間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１２Ａ～１２Ｄは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の同時発現が、圃場条件下での水利用効率を増加させることを示す。図１２Ａは、平均±ＳＥの正味のＣＯ２同化速度（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１２Ｂは、平均±ＳＥの気孔伝導度（ｇｓ（ｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１２Ｃは、平均±ＳＥの細胞間ＣＯ２濃度（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））を示し、図１２Ｄは、平均±ＳＥの潜在的水利用効率（ｉＷＵＥ（Ａ／ｇｓ））を示す。図１２Ａ～１２Ｄに示されるパラメータは、シトクロムｃ６（Ｃ６）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統における光（ＰＰＦＤ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））の関数として提供される。２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物を評価した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを使用して決定したトランスジェニック系統とコントロール群との間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１２Ａ～１２Ｄは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の同時発現が、圃場条件下での水利用効率を増加させることを示す。図１２Ａは、平均±ＳＥの正味のＣＯ２同化速度（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１２Ｂは、平均±ＳＥの気孔伝導度（ｇｓ（ｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１２Ｃは、平均±ＳＥの細胞間ＣＯ２濃度（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））を示し、図１２Ｄは、平均±ＳＥの潜在的水利用効率（ｉＷＵＥ（Ａ／ｇｓ））を示す。図１２Ａ～１２Ｄに示されるパラメータは、シトクロムｃ６（Ｃ６）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統における光（ＰＰＦＤ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））の関数として提供される。２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物を評価した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを使用して決定したトランスジェニック系統とコントロール群との間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１２Ａ～１２Ｄは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６の同時発現が、圃場条件下での水利用効率を増加させることを示す。図１２Ａは、平均±ＳＥの正味のＣＯ２同化速度（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１２Ｂは、平均±ＳＥの気孔伝導度（ｇｓ（ｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１２Ｃは、平均±ＳＥの細胞間ＣＯ２濃度（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））を示し、図１２Ｄは、平均±ＳＥの潜在的水利用効率（ｉＷＵＥ（Ａ／ｇｓ））を示す。図１２Ａ～１２Ｄに示されるパラメータは、シトクロムｃ６（Ｃ６）、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ＋シトクロムｃ６（ＳＢＣ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統における光（ＰＰＦＤ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））の関数として提供される。２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物を評価した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを使用して決定したトランスジェニック系統とコントロール群との間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１３Ａ～１３Ｄは、２０１７年圃場実験１にてＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅまたはシトクロムｃ６を発現したＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物における吸収光量に対するガス交換パラメータの応答を示す。図１３Ａは、正味のＣＯ２同化速度（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１３Ｂは、気孔伝導度（ｇｓ（ｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１３Ｃは、細胞間ＣＯ２濃度（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））を示し、図１３Ｄは、潜在的水利用効率（ｉＷＵＥ（Ａ／ｇｓ））を示す。図１３Ａ～１３Ｄに示されるパラメータは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統における光（ＰＰＦＤ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））の関数として提供される。２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物を評価し、平均±ＳＥを示した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを使用して決定した群間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１３Ａ～１３Ｄは、２０１７年圃場実験１にてＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅまたはシトクロムｃ６を発現したＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物における吸収光量に対するガス交換パラメータの応答を示す。図１３Ａは、正味のＣＯ２同化速度（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１３Ｂは、気孔伝導度（ｇｓ（ｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１３Ｃは、細胞間ＣＯ２濃度（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））を示し、図１３Ｄは、潜在的水利用効率（ｉＷＵＥ（Ａ／ｇｓ））を示す。図１３Ａ～１３Ｄに示されるパラメータは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統における光（ＰＰＦＤ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））の関数として提供される。２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物を評価し、平均±ＳＥを示した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを使用して決定した群間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１３Ａ～１３Ｄは、２０１７年圃場実験１にてＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅまたはシトクロムｃ６を発現したＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物における吸収光量に対するガス交換パラメータの応答を示す。図１３Ａは、正味のＣＯ２同化速度（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１３Ｂは、気孔伝導度（ｇｓ（ｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１３Ｃは、細胞間ＣＯ２濃度（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））を示し、図１３Ｄは、潜在的水利用効率（ｉＷＵＥ（Ａ／ｇｓ））を示す。図１３Ａ～１３Ｄに示されるパラメータは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統における光（ＰＰＦＤ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））の関数として提供される。２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物を評価し、平均±ＳＥを示した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを使用して決定した群間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１３Ａ～１３Ｄは、２０１７年圃場実験１にてＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅまたはシトクロムｃ６を発現したＮ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ植物における吸収光量に対するガス交換パラメータの応答を示す。図１３Ａは、正味のＣＯ２同化速度（Ａ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１３Ｂは、気孔伝導度（ｇｓ（ｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））を示し、図１３Ｃは、細胞間ＣＯ２濃度（Ｃｉ（μｍｏｌ ｍ－２））を示し、図１３Ｄは、潜在的水利用効率（ｉＷＵＥ（Ａ／ｇｓ））を示す。図１３Ａ～１３Ｄに示されるパラメータは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ（ＳＢ）、シトクロムｃ６（Ｃ６）、およびコントロール植物（ＣＮ；ＷＴおよびａｚｙｇｏｕｓ植物の両方）を発現する圃場栽培Ｎ．ｔａｂａｃｕｍ 品種Ｐｅｔｉｔ Ｈａｖａｎａ系統における光（ＰＰＦＤ（μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１））の関数として提供される。２～３個の独立したトランスジェニック系統由来の４～５個の個々の植物を評価し、平均±ＳＥを示した。アスタリスクは、線形混合効果モデルおよびＩＩＩ型ＡＮＯＶＡを使用して決定した群間の有意性を示す、＊Ｐ＜０．０５、＊＊Ｐ＜０．０１、＊＊＊Ｐ＜０．００１。 図１４Ａ～１４Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（Ｃ＿ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＸＰ＿００１６９１９９７．１（配列番号１３）；Ｃ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ＿ＳＢＰａｓｅ＿Ｐ４６２８４．１（配列番号１４））、Ｚｅａ ｍａｙｓ（Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＮＰ＿００１１４８４０２．１（配列番号１０）；Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＯＮＭ３６３７８．１ 配列番号１１））、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号９）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（Ｔ＿ａｅｓｔｉｖｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿Ｐ４６２８５．１（配列番号７）；Ｔ＿ａｅｓｔｉｖｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＣＢＨ３２５１２．１（配列番号８））、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号１）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号２）、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号６）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（配列番号１２）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号３）、およびＮｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（Ｎ＿ｔａｂａｃｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿０１６４５５１２５．１（配列番号４）；Ｎ＿ｔａｂａｃｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿０１６４９７３２１．１（配列番号５））由来のＳＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１４Ａは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１４Ｂは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す（囲みは、非ＴＲｘ（酸化還元）活性化ＳＢＰａｓｅを有する植物を産生するために変異されるべきシステイン残基を示す）。図１４Ｃは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１４Ｄは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部を示す。 図１４Ａ～１４Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（Ｃ＿ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＸＰ＿００１６９１９９７．１（配列番号１３）；Ｃ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ＿ＳＢＰａｓｅ＿Ｐ４６２８４．１（配列番号１４））、Ｚｅａ ｍａｙｓ（Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＮＰ＿００１１４８４０２．１（配列番号１０）；Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＯＮＭ３６３７８．１ 配列番号１１））、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号９）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（Ｔ＿ａｅｓｔｉｖｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿Ｐ４６２８５．１（配列番号７）；Ｔ＿ａｅｓｔｉｖｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＣＢＨ３２５１２．１（配列番号８））、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号１）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号２）、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号６）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（配列番号１２）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号３）、およびＮｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（Ｎ＿ｔａｂａｃｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿０１６４５５１２５．１（配列番号４）；Ｎ＿ｔａｂａｃｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿０１６４９７３２１．１（配列番号５））由来のＳＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１４Ａは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１４Ｂは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す（囲みは、非ＴＲｘ（酸化還元）活性化ＳＢＰａｓｅを有する植物を産生するために変異されるべきシステイン残基を示す）。図１４Ｃは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１４Ｄは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部を示す。 図１４Ａ～１４Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（Ｃ＿ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＸＰ＿００１６９１９９７．１（配列番号１３）；Ｃ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ＿ＳＢＰａｓｅ＿Ｐ４６２８４．１（配列番号１４））、Ｚｅａ ｍａｙｓ（Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＮＰ＿００１１４８４０２．１（配列番号１０）；Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＯＮＭ３６３７８．１ 配列番号１１））、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号９）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（Ｔ＿ａｅｓｔｉｖｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿Ｐ４６２８５．１（配列番号７）；Ｔ＿ａｅｓｔｉｖｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＣＢＨ３２５１２．１（配列番号８））、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号１）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号２）、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号６）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（配列番号１２）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号３）、およびＮｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（Ｎ＿ｔａｂａｃｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿０１６４５５１２５．１（配列番号４）；Ｎ＿ｔａｂａｃｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿０１６４９７３２１．１（配列番号５））由来のＳＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１４Ａは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１４Ｂは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す（囲みは、非ＴＲｘ（酸化還元）活性化ＳＢＰａｓｅを有する植物を産生するために変異されるべきシステイン残基を示す）。図１４Ｃは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１４Ｄは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部を示す。 図１４Ａ～１４Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（Ｃ＿ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＸＰ＿００１６９１９９７．１（配列番号１３）；Ｃ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ＿ＳＢＰａｓｅ＿Ｐ４６２８４．１（配列番号１４））、Ｚｅａ ｍａｙｓ（Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＮＰ＿００１１４８４０２．１（配列番号１０）；Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＯＮＭ３６３７８．１ 配列番号１１））、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号９）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（Ｔ＿ａｅｓｔｉｖｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿Ｐ４６２８５．１（配列番号７）；Ｔ＿ａｅｓｔｉｖｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿ＣＢＨ３２５１２．１（配列番号８））、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号１）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号２）、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号６）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（配列番号１２）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号３）、およびＮｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（Ｎ＿ｔａｂａｃｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿０１６４５５１２５．１（配列番号４）；Ｎ＿ｔａｂａｃｕｍ＿ＳＢＰａｓｅ＿０１６４９７３２１．１（配列番号５））由来のＳＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１４Ａは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１４Ｂは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す（囲みは、非ＴＲｘ（酸化還元）活性化ＳＢＰａｓｅを有する植物を産生するために変異されるべきシステイン残基を示す）。図１４Ｃは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１４Ｄは、ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部を示す。 図１５Ａ～１５Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号２６）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号１７）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号１８）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号１５）、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号１６）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰＡ＿ＮＰ＿００１３４７０７９．１（配列番号２２）、Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰＡ１＿ＸＰ＿００３５２２８４１．１（配列番号２３））、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号２４）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＦＢＰＡ＿ＡＣＧ３６７９８．１（配列番号１９）、Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＦＢＰＡ＿ＰＷＺ４５９２１．１（配列番号２０））、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号２１）、およびＢｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号２５）由来のＦＢＰＡポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１５Ａは、ＦＢＰＡポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１５Ｂは、ＦＢＰＡポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１５Ｃは、ＦＢＰＡポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１５Ｄは、ＦＢＰＡポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１５Ａ～１５Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号２６）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号１７）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号１８）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号１５）、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号１６）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰＡ＿ＮＰ＿００１３４７０７９．１（配列番号２２）、Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰＡ１＿ＸＰ＿００３５２２８４１．１（配列番号２３））、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号２４）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＦＢＰＡ＿ＡＣＧ３６７９８．１（配列番号１９）、Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＦＢＰＡ＿ＰＷＺ４５９２１．１（配列番号２０））、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号２１）、およびＢｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号２５）由来のＦＢＰＡポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１５Ａは、ＦＢＰＡポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１５Ｂは、ＦＢＰＡポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１５Ｃは、ＦＢＰＡポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１５Ｄは、ＦＢＰＡポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１５Ａ～１５Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号２６）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号１７）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号１８）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号１５）、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号１６）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰＡ＿ＮＰ＿００１３４７０７９．１（配列番号２２）、Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰＡ１＿ＸＰ＿００３５２２８４１．１（配列番号２３））、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号２４）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＦＢＰＡ＿ＡＣＧ３６７９８．１（配列番号１９）、Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＦＢＰＡ＿ＰＷＺ４５９２１．１（配列番号２０））、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号２１）、およびＢｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号２５）由来のＦＢＰＡポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１５Ａは、ＦＢＰＡポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１５Ｂは、ＦＢＰＡポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１５Ｃは、ＦＢＰＡポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１５Ｄは、ＦＢＰＡポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１５Ａ～１５Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号２６）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号１７）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号１８）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号１５）、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号１６）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰＡ＿ＮＰ＿００１３４７０７９．１（配列番号２２）、Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰＡ１＿ＸＰ＿００３５２２８４１．１（配列番号２３））、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号２４）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＦＢＰＡ＿ＡＣＧ３６７９８．１（配列番号１９）、Ｚ＿ｍａｙｓ＿ＦＢＰＡ＿ＰＷＺ４５９２１．１（配列番号２０））、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号２１）、およびＢｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号２５）由来のＦＢＰＡポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１５Ａは、ＦＢＰＡポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１５Ｂは、ＦＢＰＡポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１５Ｃは、ＦＢＰＡポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１５Ｄは、ＦＢＰＡポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１６Ａ～１６Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号３７）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号３５）、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号３３）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号３６）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号２７）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号３４）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰａｓｅ＿ＮＰ＿００１２３８２６９．２（配列番号２８）；Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰａｓｅ＿ＸＰ＿００３５５２２１６．１（配列番号２９））、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号３０）、およびＳｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号３２）由来のＦＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１６Ａは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１６Ｂは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１６Ｃは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１６Ｄは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。図１６Ｂ～１６Ｃにおいて、囲みは、非ＴＲｘ（酸化還元）活性化ＦＢＰａｓｅを有する植物を産生するために変異されるべきシステイン残基を示す。 図１６Ａ～１６Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号３７）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号３５）、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号３３）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号３６）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号２７）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号３４）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰａｓｅ＿ＮＰ＿００１２３８２６９．２（配列番号２８）；Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰａｓｅ＿ＸＰ＿００３５５２２１６．１（配列番号２９））、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号３０）、およびＳｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号３２）由来のＦＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１６Ａは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１６Ｂは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１６Ｃは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１６Ｄは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。図１６Ｂ～１６Ｃにおいて、囲みは、非ＴＲｘ（酸化還元）活性化ＦＢＰａｓｅを有する植物を産生するために変異されるべきシステイン残基を示す。 図１６Ａ～１６Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号３７）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号３５）、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号３３）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号３６）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号２７）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号３４）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰａｓｅ＿ＮＰ＿００１２３８２６９．２（配列番号２８）；Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰａｓｅ＿ＸＰ＿００３５５２２１６．１（配列番号２９））、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号３０）、およびＳｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号３２）由来のＦＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１６Ａは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１６Ｂは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１６Ｃは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１６Ｄは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。図１６Ｂ～１６Ｃにおいて、囲みは、非ＴＲｘ（酸化還元）活性化ＦＢＰａｓｅを有する植物を産生するために変異されるべきシステイン残基を示す。 図１６Ａ～１６Ｄは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号３７）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号３５）、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号３３）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号３６）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号２７）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号３４）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰａｓｅ＿ＮＰ＿００１２３８２６９．２（配列番号２８）；Ｇ＿ｍａｘ＿ＦＢＰａｓｅ＿ＸＰ＿００３５５２２１６．１（配列番号２９））、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号３０）、およびＳｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号３２）由来のＦＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１６Ａは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１６Ｂは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１６Ｃは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１６Ｄは、ＦＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。図１６Ｂ～１６Ｃにおいて、囲みは、非ＴＲｘ（酸化還元）活性化ＦＢＰａｓｅを有する植物を産生するために変異されるべきシステイン残基を示す。 図１７Ａ～１７Ｂは、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ種 ＰＣＣ６８０３（配列番号３８）、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ種 ＰＣＣ６７１４（配列番号３９）およびＭｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（配列番号４０）由来のＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１７Ａは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１７Ｂは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１７Ａ～１７Ｂは、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ種 ＰＣＣ６８０３（配列番号３８）、Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ種 ＰＣＣ６７１４（配列番号３９）およびＭｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（配列番号４０）由来のＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１７Ａは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１７Ｂは、ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１８Ａ～１８Ｅは、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５５７２４０．１（配列番号４６）；Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５８１１２８．１（配列番号４７））、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号４５）、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号４３）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号４４）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ１（配列番号４１）；Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ２（配列番号４８））、およびＢｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号４２）由来のトランスケトラーゼポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１８Ａは、トランスケトラーゼポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１８Ｂは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１８Ｃは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１８Ｄは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第３部分のアラインメントを示す。図１８Ｅは、トランスケトラーゼポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１８Ａ～１８Ｅは、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５５７２４０．１（配列番号４６）；Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５８１１２８．１（配列番号４７））、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号４５）、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号４３）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号４４）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ１（配列番号４１）；Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ２（配列番号４８））、およびＢｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号４２）由来のトランスケトラーゼポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１８Ａは、トランスケトラーゼポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１８Ｂは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１８Ｃは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１８Ｄは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第３部分のアラインメントを示す。図１８Ｅは、トランスケトラーゼポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１８Ａ～１８Ｅは、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５５７２４０．１（配列番号４６）；Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５８１１２８．１（配列番号４７））、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号４５）、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号４３）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号４４）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ１（配列番号４１）；Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ２（配列番号４８））、およびＢｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号４２）由来のトランスケトラーゼポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１８Ａは、トランスケトラーゼポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１８Ｂは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１８Ｃは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１８Ｄは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第３部分のアラインメントを示す。図１８Ｅは、トランスケトラーゼポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１８Ａ～１８Ｅは、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５５７２４０．１（配列番号４６）；Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５８１１２８．１（配列番号４７））、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号４５）、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号４３）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号４４）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ１（配列番号４１）；Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ２（配列番号４８））、およびＢｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号４２）由来のトランスケトラーゼポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１８Ａは、トランスケトラーゼポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１８Ｂは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１８Ｃは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１８Ｄは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第３部分のアラインメントを示す。図１８Ｅは、トランスケトラーゼポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１８Ａ～１８Ｅは、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５５７２４０．１（配列番号４６）；Ｂ＿ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ＿ＴＫ＿ＸＰ＿００３５８１１２８．１（配列番号４７））、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号４５）、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号４３）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号４４）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ１（配列番号４１）；Ａ＿ｔｈａｌｉａｎａ＿ＴＫ２（配列番号４８））、およびＢｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号４２）由来のトランスケトラーゼポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１８Ａは、トランスケトラーゼポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１８Ｂは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第１部分のアラインメントを示す。図１８Ｃは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第２部分のアラインメントを示す。図１８Ｄは、トランスケトラーゼポリペプチドの中央部の第３部分のアラインメントを示す。図１８Ｅは、トランスケトラーゼポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１９Ａ～１９Ｂは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号８０）、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号７４）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号７８）、Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ（配列番号７６）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号７５）、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号７７）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号７０）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号７１）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（配列番号７９）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号７２）、およびＮｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号７３）由来のリスケ鉄硫黄ポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１９Ａは、リスケ鉄硫黄ポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１９Ｂは、トランスケトラーゼポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図１９Ａ～１９Ｂは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号８０）、Ａｎａｎａｓ ｃｏｍｏｓｕｓ（配列番号７４）、Ｚｅａ ｍａｙｓ（配列番号７８）、Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ（配列番号７６）、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ（配列番号７５）、Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ（配列番号７７）、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ（配列番号７０）、Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ（配列番号７１）、Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ（配列番号７９）、Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ（配列番号７２）、およびＮｉｃｏｔｉａｎａ ｔａｂａｃｕｍ（配列番号７３）由来のリスケ鉄硫黄ポリペプチド配列のアラインメントを示す。図１９Ａは、リスケ鉄硫黄ポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図１９Ｂは、トランスケトラーゼポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図２０Ａ～２０Ｃは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号４９）、Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａ ａｃｕｍｉｎａｔａ（配列番号６８）、Ｃｈａｍａｅｓｉｐｈｏｎ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｕｓ（配列番号６９）、Ｐｙｒｏｐｉａ ｔｅｎｅｒａ（配列番号５３）、Ｐｏｒｐｈｙｒａ ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓ（配列番号９５）、Ｐｏｒｐｈｙｒａ ｐｕｒｐｕｒｅａ（配列番号５１）、Ｂａｎｇｉａ ｆｕｓｃｏｐｕｒｐｕｒｅａ（配列番号５０）、Ｐｙｒｏｐｉａ ｐｕｌｃｈｒａ（配列番号５２）、Ｕｌｖａ ｆａｓｃｉａｔａ（配列番号６４）、Ｔｈｏｒｅａ ｈｉｓｐｉｄａ（配列番号５５）、Ｇｒａｃｉｌａｒｉａ ｆｅｒｏｘ（配列番号５８）、Ｇｒａｃｉｌａｒｉｏｐｓｉｓ ｍｃｌａｃｈｌａｎｉｉ（配列番号６２）、Ａｈｎｆｅｌｔｉａ ｐｌｉｃａｔａ（配列番号５６）、Ｐｏｒｏｌｉｔｈｏｎ ｏｎｋｏｄｅｓ（配列番号５７）、Ｓａｃｃｈａｒｉｎａ ｊａｐｏｎｉｃａ（配列番号６７）、Ｓａｒｇａｓｓｕｍ ｃｏｎｆｕｓｕｍ（配列番号５９）、Ｆｕｃｕｓ ｖｅｓｉｃｕｌｏｓｕｓ変種 ｓｐｉｒａｌｉｓ（配列番号６５）、Ｐｏｒｐｈｙｒｉｄｉｕｍ ｐｕｒｐｕｒｅｕｍ（配列番号５４）、Ｔｒａｃｈｙｄｉｓｃｕｓ ｍｉｎｕｔｕｓ（配列番号６０）、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ｏｃｕｌａｔａ（配列番号６６）、Ｖｉｓｃｈｅｒｉａ種 ＣＡＵＰ Ｑ（配列番号６１）、およびＭｏｎｏｄｏｐｓｉｓ種 ＭａｒＴｒａｓ２１（配列番号６３）由来のシトクロムｃ６ポリペプチド配列のアラインメントを示す。図２０Ａは、シトクロムｃ６ポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図２０Ｂは、シトクロムｃ６ポリペプチドの中央部のアラインメントを示す。図２０Ｃは、シトクロムｃ６ポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図２０Ａ～２０Ｃは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号４９）、Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａ ａｃｕｍｉｎａｔａ（配列番号６８）、Ｃｈａｍａｅｓｉｐｈｏｎ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｕｓ（配列番号６９）、Ｐｙｒｏｐｉａ ｔｅｎｅｒａ（配列番号５３）、Ｐｏｒｐｈｙｒａ ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓ（配列番号９５）、Ｐｏｒｐｈｙｒａ ｐｕｒｐｕｒｅａ（配列番号５１）、Ｂａｎｇｉａ ｆｕｓｃｏｐｕｒｐｕｒｅａ（配列番号５０）、Ｐｙｒｏｐｉａ ｐｕｌｃｈｒａ（配列番号５２）、Ｕｌｖａ ｆａｓｃｉａｔａ（配列番号６４）、Ｔｈｏｒｅａ ｈｉｓｐｉｄａ（配列番号５５）、Ｇｒａｃｉｌａｒｉａ ｆｅｒｏｘ（配列番号５８）、Ｇｒａｃｉｌａｒｉｏｐｓｉｓ ｍｃｌａｃｈｌａｎｉｉ（配列番号６２）、Ａｈｎｆｅｌｔｉａ ｐｌｉｃａｔａ（配列番号５６）、Ｐｏｒｏｌｉｔｈｏｎ ｏｎｋｏｄｅｓ（配列番号５７）、Ｓａｃｃｈａｒｉｎａ ｊａｐｏｎｉｃａ（配列番号６７）、Ｓａｒｇａｓｓｕｍ ｃｏｎｆｕｓｕｍ（配列番号５９）、Ｆｕｃｕｓ ｖｅｓｉｃｕｌｏｓｕｓ変種 ｓｐｉｒａｌｉｓ（配列番号６５）、Ｐｏｒｐｈｙｒｉｄｉｕｍ ｐｕｒｐｕｒｅｕｍ（配列番号５４）、Ｔｒａｃｈｙｄｉｓｃｕｓ ｍｉｎｕｔｕｓ（配列番号６０）、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ｏｃｕｌａｔａ（配列番号６６）、Ｖｉｓｃｈｅｒｉａ種 ＣＡＵＰ Ｑ（配列番号６１）、およびＭｏｎｏｄｏｐｓｉｓ種 ＭａｒＴｒａｓ２１（配列番号６３）由来のシトクロムｃ６ポリペプチド配列のアラインメントを示す。図２０Ａは、シトクロムｃ６ポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図２０Ｂは、シトクロムｃ６ポリペプチドの中央部のアラインメントを示す。図２０Ｃは、シトクロムｃ６ポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。 図２０Ａ～２０Ｃは、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ（配列番号４９）、Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａ ａｃｕｍｉｎａｔａ（配列番号６８）、Ｃｈａｍａｅｓｉｐｈｏｎ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｕｓ（配列番号６９）、Ｐｙｒｏｐｉａ ｔｅｎｅｒａ（配列番号５３）、Ｐｏｒｐｈｙｒａ ｕｍｂｉｌｉｃａｌｉｓ（配列番号９５）、Ｐｏｒｐｈｙｒａ ｐｕｒｐｕｒｅａ（配列番号５１）、Ｂａｎｇｉａ ｆｕｓｃｏｐｕｒｐｕｒｅａ（配列番号５０）、Ｐｙｒｏｐｉａ ｐｕｌｃｈｒａ（配列番号５２）、Ｕｌｖａ ｆａｓｃｉａｔａ（配列番号６４）、Ｔｈｏｒｅａ ｈｉｓｐｉｄａ（配列番号５５）、Ｇｒａｃｉｌａｒｉａ ｆｅｒｏｘ（配列番号５８）、Ｇｒａｃｉｌａｒｉｏｐｓｉｓ ｍｃｌａｃｈｌａｎｉｉ（配列番号６２）、Ａｈｎｆｅｌｔｉａ ｐｌｉｃａｔａ（配列番号５６）、Ｐｏｒｏｌｉｔｈｏｎ ｏｎｋｏｄｅｓ（配列番号５７）、Ｓａｃｃｈａｒｉｎａ ｊａｐｏｎｉｃａ（配列番号６７）、Ｓａｒｇａｓｓｕｍ ｃｏｎｆｕｓｕｍ（配列番号５９）、Ｆｕｃｕｓ ｖｅｓｉｃｕｌｏｓｕｓ変種 ｓｐｉｒａｌｉｓ（配列番号６５）、Ｐｏｒｐｈｙｒｉｄｉｕｍ ｐｕｒｐｕｒｅｕｍ（配列番号５４）、Ｔｒａｃｈｙｄｉｓｃｕｓ ｍｉｎｕｔｕｓ（配列番号６０）、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ｏｃｕｌａｔａ（配列番号６６）、Ｖｉｓｃｈｅｒｉａ種 ＣＡＵＰ Ｑ（配列番号６１）、およびＭｏｎｏｄｏｐｓｉｓ種 ＭａｒＴｒａｓ２１（配列番号６３）由来のシトクロムｃ６ポリペプチド配列のアラインメントを示す。図２０Ａは、シトクロムｃ６ポリペプチドのＮ末端部のアラインメントを示す。図２０Ｂは、シトクロムｃ６ポリペプチドの中央部のアラインメントを示す。図２０Ｃは、シトクロムｃ６ポリペプチドのＣ末端部のアラインメントを示す。

Claims (20)

  1. 遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞であって、
    前記植物、植物の一部、または植物細胞が、同じ条件下で生育した未改変の植物、植物の一部、または植物細胞と比較して、カルビンベンソンサイクル（ＣＢ）タンパク質の活性を増加するＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変および光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変を含む、遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  2. 前記光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変が、１つ以上の光合成電子伝達タンパク質の過剰発現を含み、
    前記１つ以上の光合成電子伝達タンパク質が、シトクロムｃ６タンパク質、リスケ鉄硫黄タンパク質（Rieske FeS protein）、または、シトクロムｃ６タンパク質およびリスケ鉄硫黄タンパク質を含む、請求項１に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  3. 前記シトクロムｃ６タンパク質が、配列番号１０２に対して少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項２に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  4. 前記リスケ鉄硫黄タンパク質が、配列番号１０１に対して少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項２に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  5. 前記シトクロムｃ６タンパク質が、前記遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体のチラコイドルーメンに局在している、請求項２または３に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  6. 前記シトクロムｃ６タンパク質が、前記チラコイドルーメンに前記シトクロムｃ６タンパク質を局在させる輸送ペプチドを含み、
    前記輸送ペプチドが、クロロフィルａ／ｂ結合タンパク質６輸送ペプチド、集光性複合体Ｉクロロフィルａ／ｂ結合タンパク質１輸送ペプチド、または、プラストシアニンシグナルペプチドを含む、請求項５に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  7. 前記リスケ鉄硫黄タンパク質が、前記遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体のチラコイド膜に局在している、請求項２または請求項４に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  8. 前記リスケ鉄硫黄タンパク質が、前記チラコイド膜に前記リスケ鉄硫黄タンパク質を局在させる輸送ペプチドを含み、
    前記輸送ペプチドが、シトクロムｆ輸送ペプチド、シトクロムｂ６輸送ペプチド、ＰｅｔＤ輸送ペプチド、ＰｅｔＧ輸送ペプチド、ＰｅｔＬ輸送ペプチド、ＰｅｔＮ輸送ペプチド、ＰｅｔＭ輸送ペプチド、または、プラストキノン輸送ペプチドを含む、請求項７に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  9. 前記シトクロムｃ６タンパク質または前記リスケ鉄硫黄タンパク質をコードする核酸配列に作動可能に連結された植物プロモーターをさらに含み、
    前記植物プロモーターが、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーターを含む、請求項２～８のいずれか１項に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  10. 前記ＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変が、ＣＢタンパク質の過剰発現を含み、
    前記ＣＢタンパク質が、セドヘプツロース－１，７－ビスホスファターゼ（ＳＢＰａｓｅ）、フルクトース－１，６－ビスホスフェートアルドラーゼ（ＦＢＰＡ）、葉緑体フルクトース－１，６－ビスホスファターゼ（ＦＢＰａｓｅ）、二機能性フルクトース－１，６－ビスホスファターゼ／セドヘプツロース－１，７－ビスホスファターゼ（ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ）、または、トランスケトラーゼ（ＴＫ）を含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  11. 前記ＳＢＰａｓｅが、配列番号９６に対して少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項１０に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  12. 前記ＦＢＰＡが、配列番号９７に対して少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項１０に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  13. 前記ＦＢＰａｓｅが、配列番号９８に対して少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項１０に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  14. 前記ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅが、配列番号９９に対して少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項１０に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  15. 前記トランスケトラーゼが、配列番号１００に対して少なくとも７０％の配列同一性、少なくとも７５％の配列同一性、少なくとも８０％の配列同一性、少なくとも８５％の配列同一性、少なくとも９０％の配列同一性、少なくとも９５％の配列同一性、または少なくとも９９％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項１０に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  16. 前記ＳＢＰａｓｅ、前記ＦＢＰＡ、前記ＦＢＰａｓｅ、前記ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ、または、前記トランスケトラーゼが、前記遺伝子改変植物の細胞内の少なくとも１つの葉緑体の葉緑体ストロマに局在し、
    前記ＳＢＰａｓｅ、前記ＦＢＰＡ、前記ＦＢＰａｓｅ、前記ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ、または、前記トランスケトラーゼが、前記植物の前記葉緑体ストロマに、前記ＳＢＰａｓｅ、前記ＦＢＰＡ、前記ＦＢＰａｓｅ、前記ＦＢＰ／ＳＢＰａｓｅ、または、前記トランスケトラーゼを局在させる輸送ペプチドを含む、請求項１０～１５のいずれか１項に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  17. 前記ＳＢＰａｓｅ、前記ＦＢＰＡ、前記ＦＢＰＡａｓｅ、前記ＦＢＰａｓｅ／ＳＢＰａｓｅ、または、前記トランスケトラーゼをコードする核酸配列に作動可能に連結された植物プロモーターをさらに含み、
    前記植物プロモーターが、構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織もしくは細胞型特異的プロモーター、または、誘導性の、組織もしくは細胞型特異的プロモーターを含む、請求項１０～１６のいずれか１項に記載の遺伝子改変植物、植物の一部、または植物細胞。
  18. 前記植物が、未改変野生型（ＷＴ）植物と比較して増加したバイオマスを有する、請求項１～１７のいずれか１項に記載の遺伝子改変植物。
  19. １０００μｍｏｌ ｍ－２ ｓ－１を超える光量を有する条件下で成長させた場合に、前記植物が、未改変ＷＴ植物と比較して、改善された水利用効率を有する、請求項１～１８のいずれか１項に記載の遺伝子改変植物。
  20. 請求項１～１９のいずれか１項に記載の遺伝子改変植物の生産方法であって、以下を含む、方法：
    （ａ）植物細胞、組織、または他の外植片に、ＣＢタンパク質の活性を増加する前記ＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変、前記光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変、またはＣＢタンパク質の活性を増加する前記ＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変および前記光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変の両方を導入すること；
    （ｂ）前記植物細胞、組織、または他の外植片を遺伝子改変プラントレット（plantlet）に再生すること；および
    （ｃ）前記遺伝子改変プラントレットを、ＣＢタンパク質の活性を増加する前記ＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変、前記光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変、またはＣＢタンパク質の活性を増加する前記ＲｕＢＰ再生を向上させる１つ以上の遺伝子改変および前記光合成電子伝達を向上させる１つ以上の遺伝子改変の両方を有する遺伝子改変植物に育てること。

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