JP5795705B2 - Genetically modified plant with high accumulation of target protein - Google Patents

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Description

本発明は、遺伝子組換え植物に関し、詳しくは、所望の目的タンパク質を高蓄積するように形質転換された遺伝子組換え植物に関する。   The present invention relates to a genetically modified plant, and more particularly to a genetically modified plant transformed so as to highly accumulate a desired target protein.

植物の品種改良法として、遺伝子組換え技術が応用され、すでに、除草剤耐性や害虫耐性などの機能が付加された大豆、トウモロコシ、ナタネ、ワタ、ジャガイモ等の遺伝子組換え農作物が開発され実用化されている。さらに近年では、医薬または検査薬等の機能性タンパク質やペプチドを生産する手段として、有用な外来遺伝子を植物の染色体上に導入し、遺伝子組換え植物を作出する研究開発も進められている。なお、遺伝子組換え植物を用いて生産する機能性成分には、導入した遺伝子の産物であるタンパク質やペプチドだけでなく、例えば導入した酵素タンパク質の反応による生成物等も含まれる。植物での機能性成分生産には多くの利点があり、特に、動物トランスジェニック系に比べてコストが削減されること、市場規模に応じた生産規模の調節が容易なこと、ウイルスおよびプリオンなどの動物由来病原体が混入する恐れがないことがある。   Genetic modification technology has been applied as a plant breeding method, and genetically modified crops such as soybean, corn, rapeseed, cotton, potato, etc., which have already been added with herbicide resistance and insect resistance, have been developed and put to practical use. Has been. Furthermore, in recent years, research and development for creating a genetically modified plant by introducing a useful foreign gene onto a plant chromosome as a means for producing a functional protein or peptide such as a drug or a test drug has been promoted. Functional components produced using genetically modified plants include not only proteins and peptides that are the products of the introduced gene, but also, for example, products resulting from the reaction of the introduced enzyme protein. Functional component production in plants has many advantages, especially cost reduction compared to animal transgenic lines, easy adjustment of production scale according to market scale, viruses and prions, etc. May not be contaminated with animal-derived pathogens.

機能性成分を効率的に植物で生産する技術に関しては、例えば、機能性成分の発現の時期、発現の場所、発現量を制御するために、機能性成分を蓄積する組織に特異的なプロモーターを遺伝子組換えに利用する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Regarding technologies for efficiently producing functional components in plants, for example, in order to control the timing of expression, location, and amount of expression of functional components, promoters specific to tissues that accumulate functional components are used. A method used for gene recombination is disclosed (see, for example, Patent Document 1).

一方、高い生産性を有する作物を生産する技術に関しては、例えば、植物の窒素吸収能力を向上させ、生産効率を向上させるために、アンモニウムトランスポーターの遺伝子を導入して形質転換された植物(例えば、特許文献2参照)や、硝酸トランスポーター遺伝子を導入して形質転換された植物(例えば、非特許文献1)が報告されている。   On the other hand, with regard to techniques for producing crops having high productivity, for example, in order to improve the nitrogen absorption capacity of plants and improve production efficiency, plants transformed by introducing an ammonium transporter gene (for example, Patent Document 2) and plants transformed by introducing a nitrate transporter gene (for example, Non-Patent Document 1) have been reported.

特開2007−306941号公報JP 2007-306941 A 特開2006−020605号公報JP 2006-020605 A

滋賀県農業技術振興センター報告書 2007年発行Shiga Prefectural Agricultural Technology Promotion Center Report 2007

機能性成分を植物体内に高蓄積させる技術を開発する場合、上記の特許文献1では、機能性成分を高発現させるプロモーターを遺伝子組換え植物に利用する技術に留まり、機能性成分の生産性という観点からは未だ改良の余地がある。また、上記の特許文献2や非特許文献1では、その効果は施肥量の削減や植物の生産効率の向上に留まり、機能性成分の生産性については言及されていない。   In the case of developing a technique for highly accumulating functional components in a plant body, the above-mentioned Patent Document 1 is limited to a technique that uses a promoter that highly expresses a functional component in a genetically modified plant. There is still room for improvement from the point of view. Moreover, in said patent document 2 and nonpatent literature 1, the effect is not only about the reduction of fertilizer application amount but the improvement of the production efficiency of a plant, and is not mentioned about productivity of a functional component.

上記のような状況に鑑み、本発明は、所望の機能性成分の収量性が向上した遺伝子組換え植物を提供することを目的とする。なお、本明細書において、遺伝子組換え植物に高発現させることを所望する任意のタンパク質やペプチドのことを「目的タンパク質」という場合がある。   In view of the situation as described above, an object of the present invention is to provide a genetically modified plant with improved yield of desired functional components. In the present specification, any protein or peptide desired to be highly expressed in a genetically modified plant may be referred to as “target protein”.

本発明者らは、鋭意研究を進めたところ、目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドと、窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドを植物体内に導入することで、植物体内に目的タンパク質を高蓄積させることに成功した。本発明は、植物体内に目的タンパク質が高蓄積された遺伝子組換え植物を提供するものである。   As a result of diligent research, the inventors of the present invention have introduced a polynucleotide encoding a target protein and a polynucleotide encoding a nitrogen transporter into the plant body, so that the target protein can be highly accumulated in the plant body. Successful. The present invention provides a genetically modified plant in which a target protein is highly accumulated in a plant body.

本発明によれば、所望の目的タンパク質をより収量性高く生産することができる。   According to the present invention, a desired target protein can be produced with higher yield.

図1は、栽培管理等のスケジュールの概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a schedule for cultivation management and the like.

本発明は、遺伝子組換え植物およびその栽培方法、ならびに遺伝子組換え植物の種子の生産方法を提供する。   The present invention provides a genetically modified plant, a cultivation method thereof, and a method for producing seeds of the genetically modified plant.

1)遺伝子組換え植物
本発明の遺伝子組換え植物は、目的タンパク質をコードするポリヌクレオチド、および窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドを、植物細胞に導入することにより、これらのポリヌクレオチドが導入された植物細胞(形質転換体)を入手し、次いで、入手した形質転換体を、再分化させることにより作製できる。以下、1−1)目的タンパク質をコードするポリヌクレオチド、および窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチド、ならびにそれらの関連事項、1−2)ポリヌクレオチドが導入される植物、1−3)ポリヌクレオチドの植物細胞への導入法、1−4)形質転換体の再分化について詳述する。
1) Genetically modified plant In the genetically modified plant of the present invention, these polynucleotides were introduced by introducing a polynucleotide encoding a target protein and a polynucleotide encoding a nitrogen transporter into a plant cell. Plant cells (transformants) can be obtained, and then the obtained transformants can be produced by redifferentiation. Hereinafter, 1-1) a polynucleotide encoding a target protein and a polynucleotide encoding a nitrogen transporter, and related matters, 1-2) a plant into which the polynucleotide is introduced, 1-3) a plant of the polynucleotide Method for introduction into cells 1-4) Redifferentiation of transformants will be described in detail.

1−1)目的タンパク質をコードするポリヌクレオチド、および窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチド、ならびにそれらの関連事項
A)目的タンパク質をコードするポリヌクレオチド、および当該ポリヌクレオチドが連結されるプロモーター
A−1)目的タンパク質をコードするポリヌクレオチド
目的タンパク質は、種子中に高発現させることを予定する任意のタンパク質(例、ポリペプチド、オリゴペプチド)であり得る。好ましい一実施形態としては、所謂機能性タンパク質などが挙げられる。機能性タンパク質とは、人類にとって有用なタンパク質を意味する。機能性タンパク質としては、例えば、抗菌タンパク質、酵素、ワクチンとして使用できる抗原タンパク質(例、スギ花粉の抗原ペプチドまたはその融合タンパク質)、医薬として使用できるタンパク質(例、増殖因子等の可溶性タンパク質)が挙げられる。目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドは、cDNAまたはゲノムDNAのクローニングなどの手法によって得ることができる。また、予めそのヌクレオチド配列が明らかにされているものであれば、これらを化学合成して得てもよい。さらに、ヌクレオチド配列が明らかでなくとも、アミノ酸配列が明らかであれば、アミノ酸配列から推定されるヌクレオチド配列を化学合成し得る。
1-1) Polynucleotide encoding target protein, and polynucleotide encoding nitrogen transporter, and related matters A) Polynucleotide encoding target protein, and promoter A-1) to which the polynucleotide is linked Polynucleotide encoding target protein The target protein can be any protein (eg, polypeptide, oligopeptide) that is to be highly expressed in seeds. A preferred embodiment includes so-called functional proteins. A functional protein means a protein useful for human beings. Examples of functional proteins include antibacterial proteins, enzymes, antigenic proteins that can be used as vaccines (eg, cedar pollen antigenic peptides or fusion proteins thereof), and proteins that can be used as pharmaceuticals (eg, soluble proteins such as growth factors). It is done. A polynucleotide encoding the target protein can be obtained by a technique such as cloning of cDNA or genomic DNA. Moreover, if the nucleotide sequence is clarified in advance, these may be obtained by chemical synthesis. Furthermore, even if the nucleotide sequence is not clear, if the amino acid sequence is clear, the nucleotide sequence deduced from the amino acid sequence can be chemically synthesized.

A−2)目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドが連結されるプロモーター
目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドは、プロモーターの制御下に配置され得る。プロモーターとしては、植物の任意の組織で目的タンパク質を発現できる任意のプロモーターを使用でき、例えば、カリフラワーモザイクウィルスの35Sプロモーター、ノパリン合成酵素のプロモーターなどが挙げられるが、好ましくは、植物の種子で発現するタンパク質のプロモーターが使用される。このようなプロモーターは、例えば、以下の方法により得ることができる。
A-2) Promoter to which a polynucleotide encoding a target protein is linked A polynucleotide encoding a target protein can be placed under the control of a promoter. As the promoter, any promoter capable of expressing the target protein in any tissue of the plant can be used, and examples thereof include the cauliflower mosaic virus 35S promoter, the promoter of nopaline synthase, etc., preferably expressed in the seed of the plant A protein promoter is used. Such a promoter can be obtained, for example, by the following method.

<種子で発現するタンパク質のプロモーターの取得>
種子で発現するタンパク質には、ヌクレオチド配列若しくはアミノ酸配列または機能等が既知のデータベースなどに登録されているものが存在する。また、種子のタンパク質を電気泳動等により分離し、種々のタンパク質解析法により、アミノ酸配列およびヌクレオチド配列を特定してもよい。種子のタンパク質の発現を調節するプロモーターの位置およびヌクレオチド配列もまた公知となっている場合がある。本発明においては、公知のヌクレオチド配列を利用してプロモーターを特定してもよいし、タンパク質のヌクレオチド配列から、その上流のヌクレオチド配列をプロモーターとして利用してもよい。プロモーターの特定は、例えば、転写領域の上流部にあるTATAボックス、CCAATボックス、GCリッチな配列などのプロモーターに共通的に観察されるヌクレオチド配列を手がかりに特定してもよいし、既知のタンパク質をコードするポリヌクレオチドとプロモーターと推察されるヌクレオチド配列を連結し、既知のタンパク質の発現量を測定して特定してもよい。
<Acquisition of promoter of protein expressed in seed>
Proteins expressed in seeds include those whose nucleotide sequence or amino acid sequence or function is registered in a known database or the like. Alternatively, seed proteins may be separated by electrophoresis or the like, and amino acid sequences and nucleotide sequences may be specified by various protein analysis methods. The location and nucleotide sequence of the promoter that regulates the expression of the seed protein may also be known. In the present invention, a promoter may be specified using a known nucleotide sequence, or a nucleotide sequence upstream from a protein nucleotide sequence may be used as a promoter. The promoter may be identified, for example, by using a nucleotide sequence commonly observed in promoters such as a TATA box, CCAAT box, and GC-rich sequence located upstream of the transcription region as a clue. The encoding polynucleotide and a nucleotide sequence presumed to be a promoter may be linked, and the expression level of a known protein may be measured and specified.

<種子で発現するタンパク質のプロモーターの選抜方法>
種子で発現するタンパク質のプロモーターは、当該分野で周知の方法により選抜することができる。このようなプロモーターとして、特定の選抜方法により得られるものを使用してもよい。好ましくは、本発明で好適に用いられ得るプロモーターの選抜方法は、概要として次の工程Aと工程Bの2つの工程に分けることができる。工程Aは、所定の植物において、高窒素栽培条件下で高発現するRNA、または高窒素栽培条件下で高発現する種子貯蔵タンパク質を検出する工程である。工程Bは、高窒素栽培条件下で高発現するRNAおよび種子貯蔵タンパク質の発現を調節するプロモーターを単離する工程である。
<Selection method of promoter of protein expressed in seed>
Promoters for proteins expressed in seeds can be selected by methods well known in the art. As such a promoter, one obtained by a specific selection method may be used. Preferably, the method for selecting a promoter that can be suitably used in the present invention can be roughly divided into the following two steps, step A and step B. Step A is a step of detecting RNA highly expressed under high nitrogen cultivation conditions or seed storage protein highly expressed under high nitrogen cultivation conditions in a predetermined plant. Step B is a step of isolating a promoter that regulates the expression of RNA and seed storage protein that are highly expressed under high nitrogen cultivation conditions.

<工程A:RNAの検出>
工程AのRNAの検出においては、少なくとも2つの異なる窒素条件下で植物を栽培し、RNAの含有量の違いを指標として、ある植物種において所定の高窒素栽培条件下で高発現するRNAを検出するものである。
<Step A: Detection of RNA>
In the detection of RNA in step A, plants are cultivated under at least two different nitrogen conditions, and RNA that is highly expressed under certain high nitrogen cultivation conditions in a certain plant species is detected using the difference in RNA content as an index. To do.

工程AのRNAの検出方法の実施形態としては、下記式(1)を満たすRNAを検出する。
V/W>1.0 ・・・(1)
(但し、式(1)において、Vは、開花予定日の30日前から開花日までの間の一定期間、硝酸態窒素が70mg/L〜750mg/L、および/または、アンモニウム態窒素が70mg/L〜750mg/Lとなるように調整した培地にて所定の植物を栽培した場合における該植物の種子に含まれるRNA量である。Wは、開花予定日の30日前から開花日までの間の一定期間、窒素0mg/L〜50mg/Lとなるように調整した培地にて該植物を栽培した場合における該植物の種子に含まれるRNA量である。)
As an embodiment of the RNA detection method of step A, RNA satisfying the following formula (1) is detected.
V / W> 1.0 (1)
(However, in Formula (1), V is 70 mg / L to 750 mg / L of nitrate nitrogen and / or 70 mg / L of ammonium nitrogen for a certain period between 30 days before the scheduled flowering date and the flowering date. L is the amount of RNA contained in seeds of a given plant grown in a medium adjusted to L to 750 mg / L, W is between 30 days before the expected flowering date and the flowering date (It is the amount of RNA contained in the seeds of the plant when the plant is cultivated in a medium adjusted to have a nitrogen concentration of 0 mg / L to 50 mg / L for a certain period.)

上記式(1)を満たすRNAは、高窒素栽培条件下で高発現するRNAである。このようにして検出されたRNAの情報から高窒素栽培条件下でRNAの発現を促進するプロモーターなどの発現調節領域を採集することができる。   RNA satisfying the above formula (1) is RNA highly expressed under high nitrogen cultivation conditions. Expression control regions such as promoters that promote RNA expression under high nitrogen cultivation conditions can be collected from the RNA information thus detected.

上記V/Wの比は>1.0であり、好ましくは>1.25であり、より好ましくは>1.50であり、さらに好ましくは>2.0である。   The V / W ratio is> 1.0, preferably> 1.25, more preferably> 1.50, and even more preferably> 2.0.

<工程A:種子貯蔵タンパク質の検出>
工程Aの種子貯蔵タンパク質の検出においては、少なくとも2つの異なる窒素条件下で植物を栽培し、種子貯蔵タンパク質の蓄積量の違いを指標として、ある植物種において所定の高窒素栽培条件下で高発現する種子貯蔵タンパク質を検出するものである。
<Step A: Detection of seed storage protein>
In the detection of the seed storage protein in step A, the plant is cultivated under at least two different nitrogen conditions, and a high expression level is obtained in a certain plant species under a predetermined high nitrogen cultivation condition using the difference in the amount of seed storage protein accumulation as an index. The seed storage protein is detected.

工程Aの種子貯蔵タンパク質の検出方法の実施形態としては、下記式(2)を満たす種子貯蔵タンパク質を検出する。
X/Y>1.0 ・・・(2)
(但し、式(2)において、Xは、開花予定日の30日前から開花日までの間の一定期間、硝酸態窒素が70mg/L〜750mg/L、および/または、アンモニウム態窒素が70mg/L〜750mg/Lとなるように調整した培地で植物を栽培したときの該植物の種子貯蔵タンパク質含有量である。Yは、開花予定日の30日前から開花日までの間の一定期間、窒素0mg/L〜50mg/Lとなるように調整した培地で植物を栽培したときの該植物の種子貯蔵タンパク質含有量である。)
As an embodiment of the method for detecting a seed storage protein in step A, a seed storage protein that satisfies the following formula (2) is detected.
X / Y> 1.0 (2)
(However, in Formula (2), X is 70 mg / L to 750 mg / L of nitrate nitrogen and / or 70 mg / L of ammonium nitrogen for a certain period between 30 days before the scheduled flowering date and the flowering date. L is the seed storage protein content of the plant when the plant is cultivated in a medium adjusted to be L to 750 mg / L, Y is nitrogen for a certain period from 30 days before the flowering date to the flowering date (It is the seed storage protein content of the plant when the plant is cultivated in a medium adjusted to 0 mg / L to 50 mg / L.)

上記式(2)を満たす種子貯蔵タンパク質は、高窒素栽培条件下で高発現する種子貯蔵タンパク質である。このようにして検出された種子貯蔵タンパク質の情報から高窒素栽培条件下で種子貯蔵タンパク質の発現を促進するプロモーターなどの発現調節領域を採集することができる。   The seed storage protein that satisfies the above formula (2) is a seed storage protein that is highly expressed under high nitrogen cultivation conditions. Expression control regions such as a promoter that promotes expression of the seed storage protein under high nitrogen cultivation conditions can be collected from the information of the seed storage protein thus detected.

<被検対象の植物>
工程Aにおける「所定の植物」とは、被検対象とする植物のことを意味する。工程Aにおいて被検対象とする植物は、RNAおよび種子貯蔵タンパク質の発現を促進するプロモーターを探索する対象とする植物であり、後に作製する遺伝子組換え植物の種類等の条件も参酌しつつ、適宜選択してよい。RNAおよび種子貯蔵タンパク質の検出対象となる植物としては、種子が形成されるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、双子葉植物としては、タバコ、ナタネ、ダイズ等を、単子葉植物としては、イネ、トウモロコシ、オオムギ、コムギ等の穀類や、アスパラガス等を、代表的なものとして挙げることができる。これらのうちでもイネは、種子中へのタンパク質の蓄積能力が高く、種子の保存性が良好という点で好適な植物である。
<Plant to be tested>
The “predetermined plant” in step A means a plant to be tested. The plant to be tested in step A is a plant to be searched for a promoter that promotes the expression of RNA and seed storage protein, and appropriately considering conditions such as the type of genetically modified plant to be produced later You may choose. The plant to be detected for RNA and seed storage protein is not particularly limited as long as seeds are formed. For example, typical examples of dicotyledonous plants include tobacco, rapeseed, and soybean, and examples of monocotyledonous plants include cereals such as rice, corn, barley, and wheat, asparagus, and the like. Among these, rice is a suitable plant because it has a high ability to accumulate proteins in seeds and has good seed preservation.

<栽培条件>
被検対象となる植物は、少なくとも2つの異なる窒素条件下で栽培される。好ましい実施形態としては、第1の栽培条件および第2の栽培条件で栽培を行う。第1の栽培条件下は、供給される窒素濃度が高い条件下である。他方、第2の栽培条件は、第1の栽培条件より相対的に窒素濃度の低い条件下である。具体的には、次のような条件が例示される。
<Cultivation conditions>
The plant to be examined is cultivated under at least two different nitrogen conditions. As a preferred embodiment, cultivation is performed under the first cultivation condition and the second cultivation condition. The first cultivation condition is a condition where the supplied nitrogen concentration is high. On the other hand, the second cultivation condition is a condition in which the nitrogen concentration is relatively lower than the first cultivation condition. Specifically, the following conditions are exemplified.

第1の栽培条件:開花予定日の30日前から開花日までの間の一定期間に、硝酸態窒素が50mg/L〜750mg/L、および/または、アンモニウム態窒素が50mg/L〜750mg/Lとなるよう調整した培地で栽培する。   First cultivation condition: nitrate nitrogen is 50 mg / L to 750 mg / L and / or ammonium nitrogen is 50 mg / L to 750 mg / L in a certain period from 30 days before the scheduled flowering date to the flowering date. Cultivate in a medium adjusted to

第2の栽培条件:開花予定日の30日前から開花日までの間の一定期間に、窒素0mg/L〜50mg/Lとなるよう調整した培地で栽培する。   2nd cultivation conditions: It grows with the culture medium adjusted so that it may become 0 mg / L-50 mg / L of nitrogen in the fixed period between 30 days before a flowering date and the flowering date.

培地中の窒素条件は、開花予定日の30日前の時点から開始する。開花予定日は植物ごとに異なるが、栽培作物類でのどの時点かは各植物ごとに研究がなされている。例えば、イネの場合であれば、開花予定日の30日前は、幼穂分化期に該当する。   The nitrogen condition in the culture medium starts from a point 30 days before the scheduled flowering date. The expected date of flowering varies from plant to plant, but research has been done for each plant at which point in the cultivated crops. For example, in the case of rice, 30 days before the scheduled flowering date corresponds to the young panicle differentiation stage.

培地中の窒素条件は、開花予定日の30日前から開花日の間の一定期間において調整する。この期間中に少なくとも一度高窒素条件に植物を曝し、一定の生理的刺激を与えることが重要である。すなわち、ここでいう「一定期間」とは、植物に対し一定の生理的刺激を与えるに足る期間でよい。高窒素条件にする期間は、植物の生育状態や植物の種類などの条件によって適宜調整してよい。植物の生育状態や植物の種類などの条件によっても異なるが、好ましくは1週間程度、より好ましくは2週間程度、高窒素栽培条件下で栽培することが好ましい。また、開花予定日の30日前を経過した直後および/または開花の直前の一定期間に高窒素栽培条件下に植物をおくことが好ましい。イネの場合、開花予定日の30日前から開花日までの全期間に渡って高窒素栽培条件下に置いてもよい。   The nitrogen condition in the medium is adjusted for a certain period between 30 days before the scheduled flowering date and the flowering date. It is important to expose the plant to high nitrogen conditions at least once during this period to provide a certain physiological stimulus. That is, the “certain period” herein may be a period sufficient to give a certain physiological stimulus to the plant. The period of the high nitrogen condition may be appropriately adjusted depending on conditions such as the growth state of the plant and the type of plant. Although it varies depending on conditions such as the growth state of the plant and the type of plant, it is preferably cultivated under high nitrogen cultivation conditions, preferably for about 1 week, more preferably for about 2 weeks. In addition, it is preferable to place the plant under high nitrogen cultivation conditions immediately after 30 days before the scheduled flowering date and / or for a certain period immediately before flowering. In the case of rice, it may be placed under high nitrogen cultivation conditions over the entire period from 30 days before the flowering date to the flowering date.

植物の栽培においては、植物による養分の吸収や、培地の肥料を保持する能力等に起因して、培地中の窒素濃度は容易に変動する。上記第1および第2の栽培条件では、培地中の窒素濃度を常に一定に保つ必要は必ずしもなく、上記の濃度範囲の間に収まるように施肥管理を行えばよい。培地中の窒素濃度を上記のように管理する限りにおいて、施肥のタイミング、回数、肥料の濃度などは適宜調整してよい。   In plant cultivation, the nitrogen concentration in the medium easily fluctuates due to the absorption of nutrients by the plant, the ability to retain the fertilizer in the medium, and the like. In the first and second cultivation conditions, it is not always necessary to keep the nitrogen concentration in the medium constant, and fertilization management may be performed so as to be within the above concentration range. As long as the nitrogen concentration in the medium is managed as described above, the timing and frequency of fertilization, the concentration of fertilizer, and the like may be appropriately adjusted.

また、培地中の窒素濃度の測定は、培地の種類などに応じて、硝酸イオンメーターやアンモニア態窒素メーター、また、農林水産省が定める肥料分析法などの、一般的な、土壌分析法、肥料分析法に基づき行うことができる。   In addition, the measurement of nitrogen concentration in the medium is based on general soil analysis methods and fertilizers such as nitrate ion meters, ammonia nitrogen meters, and fertilizer analysis methods established by the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries. This can be done based on analytical methods.

硝酸態窒素とは、硝酸イオンのように酸化窒素の形態で存在する窒素成分のことである。通常はNO の形の硝酸イオンに金属が結合した硝酸塩の形で存在している。 Nitrate nitrogen is a nitrogen component that exists in the form of nitric oxide, such as nitrate ions. Usually, it exists in the form of nitrate in which metal is bonded to nitrate ions in the form of NO 3 .

また、アンモニウム態窒素とは、窒素成分のうちアンモニウム塩の形態で存在する窒素成分のことである。   Moreover, ammonium nitrogen is a nitrogen component which exists in the form of ammonium salt among nitrogen components.

培地中の窒素源の調整は、培地中の硝酸態窒素が70mg/L〜750mg/L、および/または、培地中のアンモニウム態窒素が70mg/L〜750mg/Lとなるように行う。すなわち、硝酸態窒素とアンモニウム態窒素の両方を窒素源として用い、それらの濃度をそれぞれ調整してもよいし、いずれか一方のみを窒素源として用い、その濃度を調整してもよい。好ましくは、両者を窒素源として用いる。硝酸態窒素とアンモニウム態窒素の含有量の比率は、例えば、750:0〜0:750、好ましくは100:1〜1:100であり、より好ましくは30:1〜1:30であり、より好ましくは10:1〜1:10であり、さらに好ましくは、3:1〜1:3程度である。   The nitrogen source in the medium is adjusted so that nitrate nitrogen in the medium is 70 mg / L to 750 mg / L and / or ammonium nitrogen in the medium is 70 mg / L to 750 mg / L. That is, both nitrate nitrogen and ammonium nitrogen may be used as the nitrogen source, and the concentrations thereof may be adjusted, respectively, or only one of them may be used as the nitrogen source to adjust the concentration. Preferably, both are used as nitrogen sources. The ratio of the content of nitrate nitrogen and ammonium nitrogen is, for example, 750: 0 to 0: 750, preferably 100: 1 to 1: 100, more preferably 30: 1 to 1:30, more The ratio is preferably 10: 1 to 1:10, more preferably about 3: 1 to 1: 3.

第1の栽培条件における硝酸態窒素の含有量は、70mg/L〜750mg/Lであり、好ましくは100mg/L〜700mg/Lであり、より好ましくは150mg/L〜700mg/Lである。硝酸態窒素の含有量を70mg/L以下に調整した場合、種子貯蔵タンパク質含有量が減少し、第2の栽培条件の場合と比較する適切な指標を得にくくなりやすい。他方、硝酸態窒素の含有量を750mg/L以上に調整した場合、根腐れを起こし生育不良となりやすい。   The content of nitrate nitrogen in the first cultivation condition is 70 mg / L to 750 mg / L, preferably 100 mg / L to 700 mg / L, more preferably 150 mg / L to 700 mg / L. When the content of nitrate nitrogen is adjusted to 70 mg / L or less, the content of the seed storage protein is decreased, and it is difficult to obtain an appropriate index for comparison with the second cultivation condition. On the other hand, when the content of nitrate nitrogen is adjusted to 750 mg / L or more, root rot is likely to occur, resulting in poor growth.

第1の栽培条件におけるアンモニウム態窒素の含有量は、70mg/L〜750mg/Lであり、好ましくは100mg/L〜700mg/Lであり、より好ましくは150mg/L〜700mg/Lである。アンモニウム態窒素の含有量を70mg/L以下に調整した場合、種子の貯蔵タンパク質含有量が減少し、第2の栽培条件の場合と比較する適切な指標を得にくくなりやすい。他方、アンモニウム態窒素の含有量を750mg/L以上に調整した場合、根腐れを起こし生育不良となりやすい。   The content of ammonium nitrogen in the first cultivation condition is 70 mg / L to 750 mg / L, preferably 100 mg / L to 700 mg / L, more preferably 150 mg / L to 700 mg / L. When the content of ammonium nitrogen is adjusted to 70 mg / L or less, the stored protein content of the seed is reduced, and it is difficult to obtain an appropriate index compared with the case of the second cultivation condition. On the other hand, when the content of ammonium nitrogen is adjusted to 750 mg / L or more, root rot is likely to occur, resulting in poor growth.

上記のように、異なる所定の窒素条件下とする以外の点については、栽培する植物の種類などに応じ、適宜その植物に適した施肥管理を行ってよい。培地に含まれる他の成分としては、リン、カリウム、マンガン、ホウ素、鉄、カルシウム、銅、亜鉛、マグネシウム等が挙げられる。   As described above, for points other than the different predetermined nitrogen conditions, fertilization management suitable for the plant may be appropriately performed according to the type of plant to be cultivated. Examples of other components contained in the medium include phosphorus, potassium, manganese, boron, iron, calcium, copper, zinc, and magnesium.

植物の栽培は、水耕栽培または土耕栽培が挙げられる。土耕栽培では、土中に肥料成分が吸着されるため、肥料成分の急激な変動を抑制できるという利点があるが、その反面、植物が利用できる肥料成分が減少してしまう。他方、水耕栽培では、培地中の肥料成分はすべて植物が利用できる状態である。本発明の植物の選抜方法では、窒素を所定の条件に整えるように施肥管理を行う必要があるため、水耕栽培の方が培地中の肥料成分を調整しやすいという点においては、より好ましい。   Examples of the cultivation of plants include hydroponics and soil cultivation. In soil cultivation, since the fertilizer component is adsorbed in the soil, there is an advantage that rapid fluctuation of the fertilizer component can be suppressed, but on the other hand, the fertilizer component that can be used by the plant is reduced. On the other hand, in hydroponics, all fertilizer components in the medium are in a state where the plant can be used. In the method for selecting a plant of the present invention, it is necessary to perform fertilization management so that nitrogen is adjusted to a predetermined condition. Therefore, hydroponics is more preferable in terms of easy adjustment of fertilizer components in the medium.

<種子に含まれるRNAの測定およびRNAの決定>
上記第1および第2の栽培条件下でそれぞれ栽培された植物から得られた種子に含まれるRNAを測定する。第1の栽培条件下で栽培された植物の種子に含まれるRNA量をV、第2の栽培条件下で栽培された植物の種子含まれるRNA量をWとする。
<Measurement of RNA contained in seed and determination of RNA>
RNA contained in seeds obtained from the plants grown under the first and second cultivation conditions is measured. The amount of RNA contained in the seeds of the plant cultivated under the first cultivation condition is V, and the amount of RNA contained in the seeds of the plant cultivated under the second cultivation condition is W.

上記RNA含有量VおよびWは、様々な公知のRNA検出方法を利用し得る。一実施形態としては、例えば、次のようにマイクロアレイを利用して、RNA量を測定することができる。まず、種子からRNAを抽出し、蛍光標識をしたcDNAを合成した後に、マイクロアレイ上のDNA断片とハイブリダイズさせる。スキャナーを用いてマイクロアレイ画像を取り込んだ後、解析ソフトを用いて各スポットの蛍光強度を算出する。算出されたスポット強度からRNA量を求めることができる。   For the RNA contents V and W, various known RNA detection methods can be used. As one embodiment, for example, the amount of RNA can be measured using a microarray as follows. First, RNA is extracted from seeds, and a fluorescently labeled cDNA is synthesized and then hybridized with a DNA fragment on a microarray. After capturing a microarray image using a scanner, the fluorescence intensity of each spot is calculated using analysis software. The amount of RNA can be determined from the calculated spot intensity.

測定対象とするRNAは、種子に含まれるRNAであればよい。RNA含有量VおよびWに基づき、下記式(1):
V/W>1.0 ・・・(1)
を満たすRNAを選抜する。式(1)を満たすRNAは、所定の高窒素栽培条件下において高発現を示し得る。また、このようなRNAのプロモーターは、高窒素栽培条件下でRNAの発現をより促進し得る。上記式(1)を満たすRNAとしては、例えば、AK101497、AK120826、AJ002893、Os05g0329200、AK107271(グルテリンA−3)、AK102194、AK120697、AK067141、AK065009、AF017360、AK071205、AK059164、AK107238、AB016505、AK099086、AY166458、AY987390(グルテリンB−2)、AK107314、X15833、AY196923(グルテリンB−5)、AK061894、AK107343(グルテリンB−1)、AK063995、J100041C23、J090009I07、AK065456、AK107314、AK107633、U43530、AK064310、AK064485、AK101309、AK107983、AK099918、AK100306、X83434、AK070414、AK103220、AK121856、AK062758、AK103306、AK061207、AK068266、Os06g0598500、AK119900、L19598、AK070851、Os01g0840300、AK059805、AK106244、AK108127、AK108230、AK061237、AK062517、AK065259、AK065604、AK106964、AK060983、J075074G08、AK099719(GenBank Accession No.)、グルテリン、グロブリン、プロラミンなどが挙げられる(参考例2および表5を参照)。これらのRNAが由来する植物としては、特に限定されないが、例えば、イネが挙げられる。V/Wの値は、好ましくは1.25以上であり、より好ましくは1.50以上であり、さらに好ましくは2.0以上である。このような値を示すRNAは、例えば、参考例2および表5の記載より明らかである。したがって、このようなRNAのプロモーターが、目的タンパク質のプロモーターとして好適に使用される。
The RNA to be measured may be RNA contained in seeds. Based on RNA content V and W, the following formula (1):
V / W> 1.0 (1)
RNAs satisfying the requirements are selected. RNA satisfying formula (1) can exhibit high expression under predetermined high nitrogen cultivation conditions. Such RNA promoters can further promote RNA expression under high nitrogen cultivation conditions. Examples of RNA satisfying the above formula (1) include AK101497, AK120826, AJ002893, Os05g0329200, AK107271 (Gluterin A-3), AK102194, AK120697, AK067141, AK065009, AF017205, AK07586, AK0586, AK0659, AK0586, AK0658, AY987390 (Gluterin B-2), AK107314, X15833, AY196923 (Gluterin B-5), AK061894, AK107343 (Gluterin B-1), AK063955, J100041C23, J090009I07, AK063456, AK1073314, U4 0, AK064485, AK101309, AK107983, AK099918, AK100306, X83434, AK070414, AK103220, AK121856, AK062758, AK103306, AK061207, AK068266, Os06g0598500, AK119900, L19598, AK070851, Os01g0840300, AK059805, AK106244, AK108127, AK108230, AK061237, AK062517, AK065259, AK065604, AK106964, AK060983, J075074G08, AK099719 (GenBank Accession No.), glutelin, globulin, prolamin, etc. are mentioned (Reference Example 2 and (See Table 5). The plant from which these RNAs are derived is not particularly limited, and examples thereof include rice. The value of V / W is preferably 1.25 or more, more preferably 1.50 or more, and still more preferably 2.0 or more. RNA showing such values is clear from the description in Reference Example 2 and Table 5, for example. Therefore, such an RNA promoter is preferably used as the promoter of the target protein.

<種子貯蔵タンパク質含有量の測定および種子貯蔵タンパク質の決定>
上記第1および第2の栽培条件下でそれぞれ栽培された植物から得られた種子に貯蔵されるタンパク質を測定する。第1の栽培条件下で栽培された植物の種子貯蔵タンパク質含有量をX、第2の栽培条件下で栽培された植物の種子貯蔵タンパク質含有量をYとする。
<Measurement of seed storage protein content and determination of seed storage protein>
Proteins stored in seeds obtained from plants grown under the first and second cultivation conditions are measured. Let X be the seed storage protein content of the plant cultivated under the first cultivation condition, and Y be the seed storage protein content of the plant cultivated under the second cultivation condition.

上記種子貯蔵タンパク質含有量XおよびYは、様々な公知のタンパク質検出方法を利用し得る。一実施形態としては、例えば、次のように電気泳動法を利用して、タンパク質含有量を測定することができる。まず、二次元ゲル電気泳動法により各種子貯蔵タンパク質をゲル上で単一のスポットに分離する。次に、ゲルの情報をスキャナーで画像ファイルに変換した後、画像解析ソフトを用いて、各スポットの蛍光強度として算出する。算出されたスポット強度からタンパク質含有量を求めることができる。   The seed storage protein content X and Y can use various known protein detection methods. In one embodiment, for example, the protein content can be measured using electrophoresis as follows. First, various child storage proteins are separated into single spots on the gel by two-dimensional gel electrophoresis. Next, after the gel information is converted into an image file by a scanner, the fluorescence intensity of each spot is calculated using image analysis software. The protein content can be determined from the calculated spot intensity.

測定対象とするタンパク質は、種子貯蔵タンパクであればよい。種子貯蔵タンパク質含有量XおよびYに基づき、下記式(2):
X/Y>1.0 ・・・(2)
を満たす種子貯蔵タンパク質を選抜する。式(2)を満たす種子貯蔵タンパク質は、所定の高窒素栽培条件下において高発現を示し得る。また、このような種子貯蔵タンパク質のプロモーターは、高窒素栽培条件下でタンパク質の発現をより促進し得る。上記式(2)を満たすタンパク質としては、例えば、グルテリン、グロブリン、プロラミンタンパク質などが挙げられ、より具体的には、グルテリンB−1、グルテリンB−2、グルテリンB−5、グルテリンA−3、グロブリン、13KDaプロラミンなどが挙げられる(参考例3および表6を参照)。これらのタンパク質が由来する植物としては、特に限定されないが、例えば、イネが挙げられる。X/Yの値は、好ましくは1.5以上であり、より好ましくは2.0以上である。このような値を示すタンパク質は、例えば、参考例3および表6の記載より明らかである。したがって、このようなタンパク質のプロモーターが、目的タンパク質のプロモーターとして好適に使用される。
The protein to be measured may be a seed storage protein. Based on the seed storage protein content X and Y, the following formula (2):
X / Y> 1.0 (2)
Select a seed storage protein that satisfies The seed storage protein satisfying the formula (2) can exhibit high expression under predetermined high nitrogen cultivation conditions. In addition, such a seed storage protein promoter may further promote protein expression under high nitrogen cultivation conditions. Examples of the protein satisfying the above formula (2) include glutelin, globulin, prolamin protein, and more specifically, glutelin B-1, glutelin B-2, glutelin B-5, glutelin A-3, Globulin, 13 KDa prolamin and the like (see Reference Example 3 and Table 6). Although it does not specifically limit as a plant from which these proteins are derived, For example, a rice is mentioned. The value of X / Y is preferably 1.5 or more, more preferably 2.0 or more. The protein showing such a value is clear from the description in Reference Example 3 and Table 6, for example. Therefore, such a protein promoter is preferably used as the promoter of the target protein.

以上のようにして、所定の高窒素栽培条件下において発現量が多くなるRNAおよび種子貯蔵タンパク質を選抜し得る。このようにして選抜した種子貯蔵タンパク質のプロモーターは、窒素により活性が向上するプロモーターであり、窒素トランスポーター遺伝子を導入した植物体内で、タンパク質の発現をより促進する。このようなプロモーターは以下に説明する遺伝子組換え植物に導入することにより、所望の目的タンパク質を高発現する遺伝子組換え植物の材料となり得る。   As described above, RNA and seed storage protein whose expression level increases under predetermined high nitrogen cultivation conditions can be selected. The promoter of the seed storage protein thus selected is a promoter whose activity is improved by nitrogen, and further promotes protein expression in the plant body into which the nitrogen transporter gene has been introduced. By introducing such a promoter into a genetically modified plant described below, it can be a material for a genetically modified plant that highly expresses a desired target protein.

<工程B:高窒素栽培条件下で高発現するRNAおよび種子貯蔵タンパク質の発現を調節するプロモーターの単離>
工程Bでは、高窒素栽培条件下で高発現するRNAおよび種子貯蔵タンパク質の発現を調節するプロモーターを単離する。このようなプロモーターは、例えば、上記工程Aで被検対象とされ、高窒素栽培条件下で高発現するRNAおよび種子貯蔵タンパク質が検出された植物から単離することができる。プロモーターは、RNAおよび種子貯蔵タンパク質をコードするポリヌクレオチドの上流に位置する発現調節領域から単離し得る。
<Step B: Isolation of RNA that is highly expressed under high nitrogen cultivation conditions and promoter that regulates expression of seed storage protein>
In step B, a promoter that regulates the expression of RNA and seed storage proteins that are highly expressed under high nitrogen cultivation conditions is isolated. Such a promoter can be isolated from, for example, a plant to be tested in the above-described step A and from which RNA and seed storage proteins that are highly expressed under high nitrogen cultivation conditions are detected. A promoter can be isolated from expression control regions located upstream of a polynucleotide encoding RNA and seed storage protein.

RNAおよび種子貯蔵タンパク質およびそれをコードするヌクレオチド配列については既知のデータベースなどにより様々なものが知られている。RNAおよび種子貯蔵タンパク質の発現を調節するプロモーターの位置およびヌクレオチド配列もまた公知となっている場合がある。本発明においては、公知のヌクレオチド配列を利用してプロモーターを特定してもよいし、工程Aで選抜されたRNAおよび種子貯蔵タンパク質をコードするヌクレオチド配列を探索し、その上流のヌクレオチド配列をプロモーターとして利用してもよい。プロモーターの特定は、例えば、転写領域の上流部にあるTATAボックス、CCAATボックス、GCリッチなヌクレオチド配列などのプロモーターに共通的に観察されるヌクレオチド配列を手がかりに特定してもよいし、既知のタンパク質をコードするポリヌクレオチドとプロモーターと推察されるヌクレオチド配列を連結し、既知のタンパク質の発現量を測定して特定してもよい。   Various RNA and seed storage proteins and nucleotide sequences encoding them are known from known databases and the like. The location and nucleotide sequence of promoters that regulate the expression of RNA and seed storage proteins may also be known. In the present invention, the promoter may be specified using a known nucleotide sequence, or the nucleotide sequence encoding the RNA and seed storage protein selected in step A is searched, and the upstream nucleotide sequence is used as the promoter. May be used. The promoter may be identified by using, for example, a nucleotide sequence commonly observed in the promoter such as a TATA box, CCAAT box, or GC-rich nucleotide sequence located upstream of the transcription region, or a known protein. And a nucleotide sequence presumed to be a promoter may be ligated, and the expression level of a known protein may be measured and specified.

B)窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチド、および当該ポリヌクレオチドが連結されるプロモーター
B−1)窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチド
本発明において、窒素トランスポーターとは、アンモニウムトランスポーター(AMT:Ammonium Transporter)と硝酸イオントランスポーター(NRT:Nitrate Transporter)を指す。植物には複数種類のアンモニウムトランスポーターと硝酸イオントランスポーターが存在し、ヌクレオチド配列もしくはアミノ酸配列または機能等が既知のデータベースなどに登録されているのもが存在する。本発明においては、公知のヌクレオチド配列もしくはアミノ酸配列を利用して窒素トランスポーターを特定してもよいし、ヌクレオチド配列の相同性比較、アミノ酸配列の相同性比較、タンパク質の構造比較等から窒素トランスポーターと予測されるヌクレオチド配列を探索し、使用してもよい。使用する窒素トランスポーターのヌクレオチド配列は、ゲノムDNAやcDNA等のクローニングの手法により所得しても良いし、配列情報を基にヌクレオチド配列を人工合成して取得しても良い。さらに、ヌクレオチド配列が明らかでなくとも、アミノ酸配列が明らかであれば、アミノ酸配列から推定されるヌクレオチド配列を化学合成し得る。硝酸イオントランスポーター(NRT)としては、NRT1、NRT2が挙げられ、イネのNRT2については、4つのNRT2(NRT2.1、NRT2.2、NRT2.3、NRT2.4)が存在する。このうち、NRT2.1を用いることが好ましい。
B) Polynucleotide encoding nitrogen transporter and promoter to which the polynucleotide is linked B-1) Polynucleotide encoding nitrogen transporter In the present invention, the nitrogen transporter is an ammonium transporter (AMT: Ammonium Transporter). ) And a nitrate ion transporter (NRT: Nitrate Transporter). There are a plurality of types of ammonium transporters and nitrate ion transporters in plants, and there are those in which nucleotide sequences, amino acid sequences, functions, etc. are registered in known databases. In the present invention, a nitrogen transporter may be specified by utilizing a known nucleotide sequence or amino acid sequence, or a nitrogen transporter from nucleotide sequence homology comparison, amino acid sequence homology comparison, protein structure comparison, etc. May be searched for and used. The nucleotide sequence of the nitrogen transporter to be used may be obtained by a cloning technique such as genomic DNA or cDNA, or may be obtained by artificial synthesis of a nucleotide sequence based on the sequence information. Furthermore, even if the nucleotide sequence is not clear, if the amino acid sequence is clear, the nucleotide sequence deduced from the amino acid sequence can be chemically synthesized. Examples of the nitrate ion transporter (NRT) include NRT1 and NRT2, and there are four NRT2 (NRT2.1, NRT2.2, NRT2.3, NRT2.4) for rice NRT2. Of these, it is preferable to use NRT2.1.

B−2)窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドが連結されるプロモーター
窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドは、プロモーターの制御下に配置され得る。プロモーターとしては、窒素トランスポーターを植物の根で発現可能な任意のプロモーターを使用できる。このようなプロモーターとしては、例えば、窒素トランスポーターを植物の根で特異的に発現可能なプロモーター、窒素トランスポーターを植物の任意の組織で非特異的に発現可能なプロモーターが挙げられる。窒素トランスポーターを植物の根で特異的に発現可能なプロモーターとしては、例えば、AB028882、Ay023261、J03469、O10273、P80627、AF019212(NCBI accession No.)等の、根で高発現しているタンパク質のプロモーター領域が挙げられる。窒素トランスポーターを植物の任意の組織で非特異的に発現可能なプロモーターとしては、例えば、カリフラワーモザイクウィルスの35Sプロモーター、ノパリン合成酵素のプロモーター、35Sプロモーターに種々のΩ配列を付加した35SΩプロモーター等が挙げられる。
B-2) Promoter to which a polynucleotide encoding a nitrogen transporter is linked A polynucleotide encoding a nitrogen transporter can be placed under the control of a promoter. As the promoter, any promoter capable of expressing a nitrogen transporter in plant roots can be used. Examples of such a promoter include a promoter capable of specifically expressing a nitrogen transporter in plant roots, and a promoter capable of non-specifically expressing a nitrogen transporter in any plant tissue. Examples of promoters that can specifically express nitrogen transporters in plant roots include promoters of proteins that are highly expressed in roots, such as AB028882, Ay023261, J03469, O10273, P80627, and AF019212 (NCBI accession No.). Area. Examples of promoters that can non-specifically express a nitrogen transporter in any plant tissue include cauliflower mosaic virus 35S promoter, nopaline synthase promoter, 35SΩ promoter with various Ω sequences added to 35S promoter, and the like. Can be mentioned.

C)発現ベクター
目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドおよび/または窒素トランスポーターは、上述したように、プロモーターの制御下に配置され得る。したがって、目的タンパク質をコードするポリヌクレオチド、および窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドは、好ましくは、発現ベクターの形態で提供されてもよい。本発明の遺伝子組換え植物の作製において用いられ得る発現ベクターとしては、例えば、(i)目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクター(目的タンパク質の発現ベクター)、(ii)窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクター(窒素トランスポーターの発現ベクター)、(iii)目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドと、窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドとを含む発現ベクター(目的タンパク質および窒素トランスポーターの発現ベクター)が挙げられる。本発明はまた、このような発現ベクターまたはそのセットを提供する。
C) Expression vector As described above, a polynucleotide encoding a protein of interest and / or a nitrogen transporter can be placed under the control of a promoter. Therefore, the polynucleotide encoding the target protein and the polynucleotide encoding the nitrogen transporter may be preferably provided in the form of an expression vector. Examples of expression vectors that can be used in the production of the transgenic plant of the present invention include, for example, (i) an expression vector containing a polynucleotide encoding the target protein (expression vector for the target protein), and (ii) encoding a nitrogen transporter. An expression vector containing the polynucleotide to be expressed (nitrogen transporter expression vector), (iii) an expression vector comprising the polynucleotide encoding the target protein and the polynucleotide encoding the nitrogen transporter (expression of the target protein and nitrogen transporter) Vector). The present invention also provides such an expression vector or set thereof.

C−1)目的タンパク質の発現ベクター
目的タンパク質の発現ベクターは、目的タンパク質をコードするポリヌクレオチド、および当該ポリヌクレオチドに機能可能に連結されたプロモーターを含む。目的タンパク質の発現ベクターは、上記のように単離されたプロモーターの下流に、目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドを機能可能な様式で連結することにより作製できる。使用されるプロモーターは、選抜された植物の細胞から単離してもよいし、また、合成してもよい。
C-1) Target Protein Expression Vector The target protein expression vector includes a polynucleotide encoding the target protein and a promoter operably linked to the polynucleotide. The target protein expression vector can be prepared by ligating a polynucleotide encoding the target protein in a functional manner downstream of the promoter isolated as described above. The promoter used may be isolated from selected plant cells or may be synthesized.

目的タンパク質の発現ベクターは、さらに、ターミネーター(例、熱ショックタンパク質をコードする遺伝子、ノパリン合成酵素遺伝子またはカリフラワーモザイクウイルス由来のターミネーター、種子貯蔵タンパク質をコードする遺伝子のターミネーター領域)、マーカー遺伝子(例、カナマイシン耐性遺伝子(NPTII遺伝子)、ハイグロマイシン耐性遺伝子(htp遺伝子)、ビアラホス(bialaphos)に対する抵抗性を付与するホスフィノスリシンアセチルトランスフェラーゼ(bar)遺伝子)、発現促進エレメントなどを含んでいてもよい。ベクターは公知または市販のものを使用できる。このようなベクターとしては、例えば、pTL7、pBI101、pBI121、pBI2113、pBI2113Not、pBI221、pBIG、pGA482、pGAH、pLGV23Neo、pMON200、pNCATが挙げられる。また、目的タンパク質の発現ベクターとしては、pGluBsig7CrpKDELを用いてもよい(特開2004−321079を参照)。   The target protein expression vector further includes a terminator (eg, a gene encoding a heat shock protein, a terminator derived from a nopaline synthase gene or cauliflower mosaic virus, a terminator region of a gene encoding a seed storage protein), a marker gene (eg, It may contain a kanamycin resistance gene (NPTII gene), a hygromycin resistance gene (http gene), a phosphinothricin acetyltransferase (bar) gene conferring resistance to bialaphos, an expression promoting element and the like. Known or commercially available vectors can be used. Examples of such vectors include pTL7, pBI101, pBI121, pBI2113, pBI2113Not, pBI221, pBIG, pGA482, pGAH, pLGV23Neo, pMON200, and pNCAT. Alternatively, pGluBsig7CrpKDEL may be used as an expression vector for the target protein (see JP 2004-321079 A).

C−2)窒素トランスポーターの発現ベクター
窒素トランスポーターの発現ベクターは、窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチド、および当該ポリヌクレオチドに機能可能に連結されたプロモーターを含む。窒素トランスポーターの発現ベクターは、上記のようなプロモーターの下流に、窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドを機能可能な様式で連結することにより作製できる。使用されるプロモーターは、選抜された植物の細胞から単離してもよいし、また、合成してもよい。
C-2) Nitrogen Transporter Expression Vector The nitrogen transporter expression vector includes a polynucleotide encoding the nitrogen transporter and a promoter operably linked to the polynucleotide. A nitrogen transporter expression vector can be prepared by ligating a polynucleotide encoding a nitrogen transporter downstream of the above promoter in a functional manner. The promoter used may be isolated from selected plant cells or may be synthesized.

窒素トランスポーターの発現ベクターは、ターミネーター(例、上述したターミネーター)、マーカー遺伝子(例、上述した遺伝子)、発現促進エレメントなどをさらに含んでいてもよい。ベクターとしては、公知または市販のものを使用できる。このようなベクターとして、例えば、上述したベクターを用いてもよい。   The expression vector for the nitrogen transporter may further contain a terminator (eg, the terminator described above), a marker gene (eg, the gene described above), an expression promoting element, and the like. Known or commercially available vectors can be used. As such a vector, for example, the vectors described above may be used.

C−3)目的タンパク質および窒素トランスポーターの発現ベクター
目的タンパク質および窒素トランスポーターの発現ベクターの一例は、目的タンパク質をコードする第1のポリヌクレオチドおよび窒素トランスポーターをコードする第2のポリヌクレオチド、ならびに当該第1および第2のポリヌクレオチドに機能可能に連結されたプロモーターを含む発現ベクターである。この発現ベクターは、目的タンパク質および窒素トランスポーターをコードするポリシストロニックmRNAの転写、続いて目的タンパク質および窒素トランスポーターの翻訳を可能にする。目的タンパク質をコードする第1のポリヌクレオチドは、窒素トランスポーターをコードする第2のポリヌクレオチドに対して上流に位置していてもよいし、下流に位置していてもよい。プロモーターとしては、種子および根でタンパク質を発現可能なプロモーターが用いられ得る。このようなプロモーターとしては、例えば、前述のプロモーターが挙げられる。
C-3) Expression vector of target protein and nitrogen transporter An example of an expression vector of the target protein and nitrogen transporter includes a first polynucleotide encoding the target protein and a second polynucleotide encoding the nitrogen transporter, and An expression vector comprising a promoter operably linked to the first and second polynucleotides. This expression vector allows transcription of polycistronic mRNA encoding the protein of interest and nitrogen transporter, followed by translation of the protein of interest and nitrogen transporter. The first polynucleotide encoding the target protein may be located upstream or downstream of the second polynucleotide encoding the nitrogen transporter. As the promoter, a promoter capable of expressing a protein in seeds and roots can be used. Examples of such a promoter include the promoters described above.

目的タンパク質および窒素トランスポーターの発現ベクターの別の例は、目的タンパク質をコードする第1のポリヌクレオチド、および当該第1のポリヌクレオチドに機能可能に連結された第1のプロモーターから構成される第1の発現単位、ならびに窒素トランスポーターをコードする第2のポリヌクレオチド、および当該第2のポリヌクレオチドに機能可能に連結された第2のプロモーターから構成される第2の発現単位を含む発現ベクターである。第1のプロモーターは、上記A−2)で述べたものと同様であり、第2のプロモーターは、上記B−2)で述べたものと同様であり得る。   Another example of a target protein and nitrogen transporter expression vector is a first polynucleotide composed of a first polynucleotide encoding a target protein and a first promoter operably linked to the first polynucleotide. An expression vector comprising: a second expression unit comprising: a second polynucleotide encoding a nitrogen transporter; and a second promoter operably linked to the second polynucleotide. . The first promoter may be the same as that described in the above A-2), and the second promoter may be the same as that described in the above B-2).

目的タンパク質および窒素トランスポーターの発現ベクターは、ターミネーター(例、上述したターミネーター)、マーカー遺伝子(例、上述した遺伝子)、発現促進エレメントなどをさらに含んでいてもよい。ベクターとしては、公知または市販のものを使用できる。このようなベクターとして、例えば、上述したベクターを用いてもよい。   The target protein and nitrogen transporter expression vector may further contain a terminator (eg, the terminator described above), a marker gene (eg, the gene described above), an expression promoting element, and the like. Known or commercially available vectors can be used. As such a vector, for example, the vectors described above may be used.

1−2)ポリヌクレオチドが導入される植物
上記のようにして作製された発現ベクターまたはそのセットが導入される宿主としては、遺伝子組換え植物として目的タンパク質を生産する植物の細胞が用いられる。宿主とする植物の種類は、上記のプロモーターが認識され、目的タンパク質を発現し得るものであればよく、その他の点について限定されるものではない。宿主とする植物は、栽培管理の容易さ、栽培地の環境、成育期間、収穫の容易性、並びに、種子の性質、大きさ及び収量などの条件を考慮し、目的タンパクの生産面から好適なものを適宜選択してよい。好ましい一実施形態としては、プロモーターの由来と同じ植物種を宿主として選択する形態が挙げられる。
1-2) Plant into which polynucleotide is introduced As a host into which the expression vector prepared as described above or a set thereof is introduced, a plant cell that produces a target protein as a genetically modified plant is used. The type of plant used as a host is not limited as long as the above promoter is recognized and the target protein can be expressed. The plant to be used as a host is suitable for the production of the target protein in consideration of the ease of cultivation management, the environment of the cultivation area, the growth period, the ease of harvesting, and the conditions such as the nature, size and yield of the seed. You may select a thing suitably. A preferred embodiment includes a form in which the same plant species as the promoter is selected as the host.

宿主とする植物、すなわち、遺伝子組換え植物として栽培が予定される植物としては、例えば、種子植物が挙げられる。種子植物としては、例えば、タバコ、ナタネ、ダイズ等の双子葉植物や、イネ、トウモロコシ、オオムギ、コムギ等の穀類や、アスパラガス等の単子葉植物などを挙げることができる。これらのうちでも、種子中へのタンパク質の蓄積能力が高く、種子の保存性が良好という点で、イネ科の植物、特にイネが好適な植物である。   An example of a plant to be used as a host, that is, a plant to be cultivated as a genetically modified plant is a seed plant. Examples of seed plants include dicotyledonous plants such as tobacco, rapeseed, and soybean, cereals such as rice, corn, barley, and wheat, and monocotyledonous plants such as asparagus. Among these, a plant belonging to the family Gramineae, particularly rice, is a preferred plant because it has a high ability to accumulate proteins in seeds and has good seed preservation.

1−3)ポリヌクレオチドの植物細胞への導入法
構築した発現ベクターまたはそのセットを用いて植物の形質転換細胞が作製される。形質転換される植物細胞は、例えば、遺伝子組換え植物として大量に栽培し得る植物由来の細胞であり得る。
1-3) Method of introducing polynucleotide into plant cell Plant transformed cells are prepared using the constructed expression vector or set thereof. The plant cell to be transformed can be, for example, a plant-derived cell that can be cultivated in large quantities as a genetically modified plant.

構築した発現ベクターまたはそのセットを植物細胞に導入する方法としては、例えば、マイクロインジェクション法、エレクトロポレーション法、ポリエチレングリコール法、融合法、高速バリスティックベネトレーション法等の物理的・化学的手法が挙げられる(I.Potrykus、Annu.Rev.Plant Physiol.Plant Mol.Biol.、42:205、1991)。また、植物細胞に対しては、植物に感染するウイルスや細菌を介して行う、間接導入法も使用することができる(I.Potrykus、Annu.Rev.Plant Physiol.Plant Mol.Biol.、42:205、1991)。この場合、ウイルスとしては、カリフラワーモザイクウイルス、ジェミニウイルス、タバコモザイクウイルス、ブロムモザイクウイルス等が使用でき、細菌としては、アグロバクテリウム・ツメファシエンス、アグロバクテリウム・リゾジェネス等が使用できる。   Examples of methods for introducing the constructed expression vector or a set thereof into plant cells include physical and chemical methods such as microinjection, electroporation, polyethylene glycol, fusion, and high-speed ballistic penetration. (I. Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 42: 205, 1991). In addition, an indirect introduction method can be used for plant cells via viruses or bacteria that infect plants (I. Potrykus, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 42: 205, 1991). In this case, cauliflower mosaic virus, gemini virus, tobacco mosaic virus, brom mosaic virus and the like can be used as viruses, and Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium rhizogenes and the like can be used as bacteria.

1−4)形質転換体の再分化
次に、上記の方法で外来遺伝子を導入した植物細胞から、組換え組織または組換え個体を培養する。遺伝子導入処理を行った細胞を、適宜、目的遺伝子や選抜マーカー遺伝子による特定形質の発現、遺伝子の欠失等による特定形質の消失などを指標として選抜を行いつつ、定法によって増殖させ、再分化させ、組換え組織または組換え個体を培養することができる。再分化して得られた植物から種子を採取し、得られた種子を利用して、遺伝子組換え体を繁殖させることができる。
1-4) Redifferentiation of transformant Next, a recombinant tissue or a recombinant individual is cultured from a plant cell into which a foreign gene has been introduced by the above method. Cells that have undergone gene transfer treatment are appropriately grown and re-differentiated by selection using the target gene or selection marker gene as a marker while selecting specific traits for expression or loss of specific traits due to gene deletion, etc. A recombinant tissue or a recombinant individual can be cultured. A seed can be collected from a plant obtained by redifferentiation, and the gene recombinant can be propagated using the obtained seed.

必ずしも明確ではないが、本発明により所望の目的タンパク質の生産性が向上する一つの理由としては、次のように推測される。植物の窒素代謝は、硝酸イオンまたはアンモニウムイオンにより、トランスポーター遺伝子が活性化されることにより、活性化することが知られている。窒素トランスポーターを植物に導入することにより、栄養成長期にアミノ酸生成の原料となる窒素分を効率よく吸収することが可能になり、その結果アミノ酸の合成に関与する遺伝子を活性化できると推察される。また、種子の登熟期に入ると、植物体中に高蓄積したアミノ酸の影響で種子のタンパク質合成遺伝子が活性化すると推察される。種子中のタンパク質量が増加するのに伴い、目的タンパク質量も増加すると考えられる。窒素代謝関連の遺伝子群の活性を向上させることで、目的タンパク質が増加すると考えられるため、グルタミン酸トランスポーター等、高発現させることで、窒素代謝関連の遺伝子群の活性を向上させる働きがあるタンパク質に関して、窒素トランスポーターと同様の効果が期待できると推察される。   Although not necessarily clear, one reason why the productivity of a desired target protein is improved by the present invention is presumed as follows. It is known that plant nitrogen metabolism is activated by activation of a transporter gene by nitrate ions or ammonium ions. By introducing a nitrogen transporter into plants, it is assumed that nitrogen can be efficiently absorbed as a raw material for amino acid generation during the vegetative growth period, and as a result, genes involved in amino acid synthesis can be activated. The In addition, when the seed ripening period is entered, it is presumed that the protein synthesis gene of the seed is activated by the influence of amino acids highly accumulated in the plant body. As the amount of protein in the seed increases, the amount of target protein is also considered to increase. It is thought that the target protein will increase by improving the activity of the genes related to nitrogen metabolism, so the protein that works to improve the activity of genes related to nitrogen metabolism by high expression such as glutamate transporter It is speculated that the same effect as the nitrogen transporter can be expected.

2)遺伝子組換え植物の栽培方法
上記「遺伝子組換え植物の作製方法」により作製された遺伝子組換え植物は、既知の栽培方法で栽培することができる。本発明の遺伝子組換え植物はまた、任意の窒素条件下(公知の肥料管理方法、公知の培地(培養土・水耕養液))で栽培してもよいが、以下の工程Cに記載される窒素条件下で栽培してもよい。
2) Cultivation method of genetically modified plant The genetically modified plant produced by the “method for producing genetically modified plant” can be cultivated by a known cultivation method. The genetically modified plant of the present invention may also be cultivated under any nitrogen condition (known fertilizer management method, known medium (cultured soil / hydroponic solution)), but is described in the following Step C. It may be grown under nitrogen conditions.

<工程C:所定の窒素条件下での遺伝子組換え植物の栽培>
好ましくは、該植物の開花予定日の30日前から開花日までの間の一定期間、硝酸態窒素が70mg/L〜750mg/L、および/または、アンモニウム態窒素が70mg/L〜750mg/Lとなるよう調整した培地で栽培する。なお、窒素条件以外の具体的な栽培条件は、遺伝子組換え植物についての植物の種類に応じて適宜調整してよい。より好ましくは、水耕栽培法により、上記肥料条件で栽培する。
<Step C: Cultivation of genetically modified plants under predetermined nitrogen conditions>
Preferably, nitrate nitrogen is 70 mg / L to 750 mg / L and / or ammonium nitrogen is 70 mg / L to 750 mg / L for a certain period between 30 days before the scheduled flowering date and the flowering date of the plant. Cultivate in a medium adjusted to be. In addition, you may adjust suitably the specific cultivation conditions other than nitrogen conditions according to the kind of plant about a genetically modified plant. More preferably, it is cultivated under the above fertilizer conditions by a hydroponics method.

3)種子の生産方法
本発明で栽培された遺伝子組換え植物は、そのまま使用してもよいし、あるいは導入された目的タンパク質を分離・精製して利用してもよい。
3) Seed production method The genetically modified plant cultivated in the present invention may be used as it is, or may be used after separating and purifying the introduced target protein.

遺伝子組換え植物が種子植物である場合、本発明の遺伝子組換え植物の栽培方法は、種子の生産方法でもある。種子植物としては、例えば、単子葉植物(例、イネ、トウモロコシ、オオムギ、コムギ等の穀類、ならびにアスパラガス)、双子葉植物(例、タバコ、ナタネ、ダイズ)が挙げられるが、種子タンパク質の貯蔵性が高いことから、イネ科の植物が好ましく、イネがより好ましい。   When the genetically modified plant is a seed plant, the cultivation method of the genetically modified plant of the present invention is also a seed production method. Examples of seed plants include monocotyledonous plants (eg, grains such as rice, corn, barley, wheat, and asparagus) and dicotyledonous plants (eg, tobacco, rapeseed, soybean), but seed protein storage. Because of its high nature, grasses are preferred, and rice is more preferred.

種子の生産の場合、種子が形成され、所定の成熟度に達したら採取する。ここでいう採取とは、農業、園芸などの分野でいう収穫と同義である。したがって、種子そのものを単離することのみならず、栽培地から種子を含む植物体を回収することを広く含む。   In the case of seed production, seeds are collected when they form and reach a predetermined maturity level. Collecting here is synonymous with harvesting in fields such as agriculture and horticulture. Therefore, it widely includes not only the isolation of the seed itself but also the recovery of the plant body containing the seed from the cultivation area.

本発明の種子植物の生産方法で生産された種子には、目的タンパク質が高発現している。種子からその目的タンパク質を精製してもよいし、或いは、その種子自体をそのまま利用してもよい。目的タンパク質が、ヒトが摂取可能な機能性タンパク質である場合、種子をそのまま摂取してもよいし、あるいは任意の処理(例、調理、加工)に供した後に、摂取してもよい。種子またはその処理物は、例えば、食品(例、機能性食品)、医薬品(例、ワクチン、抗体)、試薬(例、診断薬、培養試薬)として有用である。   The target protein is highly expressed in the seeds produced by the seed plant production method of the present invention. The target protein may be purified from the seed, or the seed itself may be used as it is. When the target protein is a functional protein that can be ingested by humans, the seed may be ingested as it is, or may be ingested after being subjected to any treatment (eg, cooking, processing). Seeds or processed products thereof are useful, for example, as food (eg, functional food), pharmaceuticals (eg, vaccines, antibodies), and reagents (eg, diagnostic agents, culture reagents).

一旦上記のような遺伝子組換え植物が作製されれば、その植物種の通常の繁殖方法に従って、その遺伝子組換え植物の系統を維持できる。   Once a genetically modified plant as described above is produced, the genetically modified plant line can be maintained according to the normal breeding method of the plant species.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は係る実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例において、更に詳細な実験操作は、特に述べる場合を除き、分子生物学的手法についてはMolecular Cloning(Sambrook et.al.,1989)または、製造業者の取り扱い説明書に従い行われた。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to the Example which concerns. In the following examples, more detailed experimental operations are performed according to Molecular Cloning (Sambrook et. Al., 1989) or the manufacturer's instructions for molecular biological techniques, unless otherwise specified. It was.

[実施例1]
1.遺伝子組換え植物の作製
<遺伝子導入用ベクターの作成>
PCRにより、N末端にSse8387Iサイト、C末端にXbaIサイトを付加した35Sプロモーター断片(断片A)(Primer1:AACCTGCAGGGAACATGGTGGAGCACGACACTCT(配列番号1)、Primer2:TTAGATCTTGTAGTTGTAGAATGTAAAATGTATGTTG(配列番号2))を得た。
[Example 1]
1. Production of transgenic plant <Creation of vector for gene introduction>
35S promoter fragments (fragment A) (Primer 1: AACCTGCAGGGAGACATGGTGGAGCACGACACTCT (SEQ ID NO: 1), Primer 2: TTAGATCTTGTAGTTTGATAGATG number) were added by PCR to the Sse8387I site at the N-terminus and the XbaI site at the C-terminus.

Nrt2のmRNA配列(ACCESSION AB008519)をNCBI HomePage,Nucleotide Databaseより取得した。取得した配列情報を基に、N末端にXbaIサイトを付加したPCRプライマー(Primer3:AATCTAGAATGGACTCGTCGACGGTGGGCGCTC(配列番号3))と、C末端にKpnIサイトを付加したPCRプライマー(Primer4:TTCCATGGTTAGGCGTGCTCCGGCGAGTTG(配列番号4))を設計した。設計したプライマーと日本晴より抽出したTotal RNAを用いて、TaKaRa RNA PCR Kit(AMV) Ver.3.0(タカラバイオ社より購入)により、N末端にXbaIサイト、C末端にKpnIサイトを付加したNrt2断片(断片B)を得た。   Nrt2 mRNA sequence (ACCESSION AB008519) was obtained from NCBI HomePage, Nucleotide Database. Based on the acquired sequence information, a PCR primer (Primer3: AATCTAGAATGGGACTCGTCGGACGGTGGGGCGCTC (SEQ ID NO: 3)) added with an XbaI site at the N-terminus and a PCR primer (Primer4: TTCCATGGTGTGCGTGTGCGTCTGCGTGCTGGTGTGCGTCTGCGTGCTGGTGTGCGTC Designed. Using the designed primers and Total RNA extracted from Nipponbare, TaKaRa RNA PCR Kit (AMV) Ver. 3.0 (purchased from Takara Bio Inc.) gave an Nrt2 fragment (fragment B) with an XbaI site added to the N-terminus and a KpnI site added to the C-terminus.

HSPターミネーターを含むプラスミドpRI910 35S−GUS−HSPを鋳型にPCRを行い、N末端にKpnIサイト、C末端にEcoRIサイトを付加したHSPターミネーター断片(断片C)(Primer5:AAGGTACCATATGAAGATGAAGATGAAA(配列番号5)、Primer6:AAGAATTCCTTATCTTTAATCATATTCC(配列番号6))を得た。   PCR was performed using the plasmid pRI910 35S-GUS-HSP containing the HSP terminator as a template, and a KpnI site at the N-terminus and an EcoRI site at the C-terminus (fragment C) (Primer5: AAGGTACCATATGAAGATGAAGATGAAA (SEQ ID NO: 5), Primer6 : AAGAATTCCCTTATCTTTAATCATATTCC (SEQ ID NO: 6)).

取得した断片AとpUC18をSse8387I(タカラバイオ社より購入)とXbaI(タカラバイオ社より購入)で処理後、DNA Ligation Kit(タカラバイオ社より購入)を用いて連結し、DH5−α(タカラバイオ社より購入)に導入して増幅した。得られた断片Aを含むpUC18と断片BをXbaIとKpnI(タカラバイオ社より購入)で処理後、DNA Ligation Kitを用いて連結し、DH5−αに導入して増幅した。得られた断片Aと断片Bを含むpUC18と断片CをKpnIとEcoRI(タカラバイオ社より購入)で処理後、DNA Ligation Kitを用いて連結し、DH5−αに導入して増幅した。得られた断片Aと断片Bと断片Cを含むpUC18をSse8387IとEcoRIで処理後、断片A,B,CをプラスミドpTL7(H.Ebinuma et al.、Molecular Methods of Plant Analysis、22:95、2002)のEcoRI−Sse8387I制限酵素部位間に、DNA Ligation Kitを用いて連結し、発現ベクターを構築した。   The obtained fragment A and pUC18 were treated with Sse8387I (purchased from Takara Bio Inc.) and XbaI (purchased from Takara Bio Inc.), then ligated using DNA Ligation Kit (purchased from Takara Bio Inc.), and DH5-α (Takara Bio Inc.) Purchased from the company) and amplified. The obtained pUC18 and fragment B containing fragment A were treated with XbaI and KpnI (purchased from Takara Bio Inc.), then ligated using DNA Ligation Kit, introduced into DH5-α and amplified. The obtained pUC18 and fragment C containing fragment A and fragment B were treated with KpnI and EcoRI (purchased from Takara Bio Inc.), ligated using DNA Ligation Kit, introduced into DH5-α and amplified. The obtained pUC18 containing fragment A, fragment B and fragment C was treated with Sse8387I and EcoRI, and then fragments A, B and C were converted into plasmid pTL7 (H. Ebinuma et al., Molecular Methods of Plant Analysis, 22:95, 2002). The expression vector was constructed by ligating between the EcoRI-Sse8387I restriction enzyme sites in (1) using the DNA Ligation Kit.

<アグロバクテリウムへの導入>
アグロバクテリウム ツメファシエンス(A.ツメファシエンス)EHA105株を、10mlのYEB液体培地(5g/lビーフエキス、1g/l酵母エキス、5g/lペプトン、5g/lショ糖、2mM MgSO、22℃でのpH7.2(以下、特に示さない場合、22℃でのpHとする。))に接種し、OD.630が0.4から0.6の範囲に至るまで、28℃で培養した後、培養液を6900×g、4℃、10分間遠心して菌体を回収した。回収した菌体は、20mlの10mM HEPES(pH8.0)に懸濁して、再度6900×g、4℃、10分間遠心することにより集菌し、この菌体を200μlのYEB液体培地に懸濁して、プラスミド導入用菌液とした。0.5mlチューブ内で、上記プラスミド導入用菌液50μlと発現ベクターとを混合し、エレクトロポレーション法(ジーンパルサーIIシステム(BIORAD社より購入))を用いて、A.ツメファシエンスEHA105株への発現ベクター導入処理を行った。発現ベクター導入処理後の菌体は、200μlのYEB液体培地を加えて25℃で、振とうしつつ1時間培養を行ってから、50mg/lカナマイシン添加YEB寒天培地(寒天1.5w/v%、他の組成は上記に同じ。)に播種し、28℃、2日間培養した。次いで、生じた菌コロニーをYEB液体培地に移植して更に培養し、増殖した菌体からアルカリ法でプラスミドを抽出して、これらの菌体に発現ベクターが導入されていることを確認した。
<Introduction to Agrobacterium>
Agrobacterium tumefaciens (A. tumefaciens) strain EHA105 was added to 10 ml of YEB liquid medium (5 g / l beef extract, 1 g / l yeast extract, 5 g / l peptone, 5 g / l sucrose, 2 mM MgSO 4 , pH 7 at 22 ° C. .2 (hereinafter referred to as pH at 22 ° C. unless otherwise specified)) and OD. After culturing at 28 ° C. until 630 reaches a range from 0.4 to 0.6, the culture solution was centrifuged at 6900 × g, 4 ° C. for 10 minutes to collect the cells. The collected cells are suspended in 20 ml of 10 mM HEPES (pH 8.0) and collected again by centrifugation at 6900 × g, 4 ° C. for 10 minutes, and the cells are suspended in 200 μl of YEB liquid medium. Thus, a bacterial solution for plasmid introduction was obtained. In a 0.5 ml tube, 50 μl of the above-mentioned plasmid-introducing bacterial solution and an expression vector are mixed, and electroporation method (Gen Pulser II system (purchased from BIORAD)) is used. An expression vector was introduced into the Tumefaciens EHA105 strain. The cells after the expression vector introduction treatment were added with 200 μl of YEB liquid medium and cultured at 25 ° C. for 1 hour with shaking, and then 50 mg / l kanamycin-added YEB agar medium (agar 1.5 w / v%). The other compositions were the same as above.) And cultured at 28 ° C. for 2 days. Subsequently, the resulting bacterial colonies were transplanted into a YEB liquid medium and further cultured. Plasmids were extracted from the grown bacterial cells by the alkaline method, and it was confirmed that expression vectors were introduced into these bacterial cells.

<アグロバクテリウムEHA105によるイネの形質転換>
アレルゲン特異的ヒトT細胞エピトープ連結ペプチド(7CRP)を生産するイネ(7CRPイネ:特開2004−321079に記載。グルテリンB−1のプロモーターに連結された、7CRPをコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターpGluBsig7CrpKDELが導入されている)の完熟種子を、細胞工学別冊 植物細胞工学シリーズ4 モデル植物の実験プロトコール(p93−98)の方法に従い殺菌した後、この完熟種子を、N6Cl2培地(N6無機塩類及びビタミン類(Chu C.C.、1978,Proc.Symp.Plant TissueCuture、Sience Press Peking、pp.43−50)、30g/lシュークロース、2.8g/lプロリン、0.3g/lカザミノ酸、2mg/l 2,4−D、4g/lゲルライト、pH=5.8)に置床し、サージカルテープでシールしてから28℃明所で培養して発芽させ、アグロバクテリウムEHA105による感染材料とした。YEB寒天培地(15g/lバクトアガー、他の組成は上記に同じ。)にて培養した発現ベクターを導入したアグロバクテリウムEHA105を、YEB液体培地に移植して、25℃、180rpmで一晩培養した後、3000rpm、20分間遠心して集菌し、アセトシリンゴン10mg/lを含むN6液体培地(N6無機塩類及びビタミン類、30g/lシュークロース、2mg/l 2,4−D、pH=5.8)に、OD.630=0.15となるように懸濁し、感染用アグロバクテリウム懸濁液とした。調整したイネの発芽種子を50mlチューブに入れ、感染用アグロバクテリウム懸濁液を注いで1.5分間浸漬した。浸漬後、アグロバクテリウム懸濁液を捨て、発芽種子を滅菌したろ紙の上に置いて余分な水分を除去してから、この種子を、共存培養培地N6Cl2培地(N6無機塩類及びビタミン類、30g/lシュークロース、2.8g/lプロリン、0.3g/lカザミノ酸、2mg/l 2,4−D、4g/lゲルライト、pH=5.2)に置床し、サージカルテープでシールして28℃暗所で3日間培養し、次いで、N6Cl2TCH25培地(N6無機塩類及びビタミン類、30g/lシュークロース、2.8g/lプロリン、0.3g/lカザミノ酸、2mg/l 2,4−D、500mg/lカルベニシリン、25mg/lハイグロマイシン、4g/lゲルライト)に移植して培養した。
<Rice transformation by Agrobacterium EHA105>
Rice producing allergen-specific human T cell epitope-linked peptide (7CRP) (7CRP rice: described in JP-A No. 2004-321079. Expression vector pGluBsig7CrpKDEL containing a polynucleotide encoding 7CRP linked to the promoter of glutelin B-1 Is sterilized according to the method of Cell Engineering, separate volume Plant Cell Engineering Series 4 Model Plant Experiment Protocol (p93-98), and then the mature seed is treated with N6Cl2 medium (N6 inorganic salts and vitamins). (Chu CC, 1978, Proc. Symp. Plant TissueCure, Science Press Peking, pp. 43-50), 30 g / l sucrose, 2.8 g / l proline, 0.3 g / l casamino acid, 2 m / L 2,4-D, 4g / l Gelrite, pH = 5.8) To plated, sealed germinated by culturing at 28 ℃ bright place since in surgical tapes, was infected material with Agrobacterium EHA105. Agrobacterium EHA105 introduced with an expression vector cultured in a YEB agar medium (15 g / l bacto agar, other composition is the same as above) was transplanted into a YEB liquid medium and cultured overnight at 25 ° C. and 180 rpm. Thereafter, the cells were collected by centrifugation at 3000 rpm for 20 minutes, and N6 liquid medium containing 10 mg / l acetosyringone (N6 inorganic salts and vitamins, 30 g / l sucrose, 2 mg / l 2,4-D, pH = 5. 8), OD. The suspension was suspended so that 630 = 0.15 to obtain an Agrobacterium suspension for infection. The adjusted rice germination seeds were put into a 50 ml tube, and the Agrobacterium suspension for pouring was poured and immersed for 1.5 minutes. After soaking, the Agrobacterium suspension is discarded, and the germinated seeds are placed on a sterilized filter paper to remove excess water. / L sucrose, 2.8 g / l proline, 0.3 g / l casamino acid, 2 mg / l 2,4-D, 4 g / l gellite, pH = 5.2) and sealed with surgical tape 28 C. in the dark for 3 days and then N6Cl2TCH25 medium (N6 inorganic salts and vitamins, 30 g / l sucrose, 2.8 g / l proline, 0.3 g / l casamino acid, 2 mg / l 2,4-D , 500 mg / l carbenicillin, 25 mg / l hygromycin, 4 g / l gellite) and cultured.

<形質転換体の再分化>
上記N6Cl2TCH25培地での培養開始から1週間後、発芽した芽を胚盤組織から除去して、残った胚盤組織を、N6Cl4TCH25培地(N6無機塩類及びビタミン類、30g/lシュークロース、2.8g/lプロリン、0.3g/lカザミノ酸、4mg/l 2,4−D、500mg/lカルベニシリン、25mg/lハイグロマイシン、4g/lゲルライト)で1週間培養し、更に、MSRC培地(MS無機塩類及びビタミン類(Murashige、T. and Skoog、F.、1962 Physiol.Plant.、15、473)、30g/lシュークロース、30g/lソルビトール、2g/lカザミノ酸、500mg/lカルベニシリン、4g/lゲルライト)に移植して培養することにより、芽又は幼植物体を再分化させた。
<Redifferentiation of transformants>
One week after the start of cultivation in the N6Cl2TCH25 medium, germinated buds were removed from the scutellum tissue, and the remaining scutellum tissue was removed from the N6Cl4TCH25 medium (N6 inorganic salts and vitamins, 30 g / l sucrose, 2.8 g). / L proline, 0.3 g / l casamino acid, 4 mg / l 2,4-D, 500 mg / l carbenicillin, 25 mg / l hygromycin, 4 g / l gellite) for one week, and further MSRC medium (MS inorganic Salts and vitamins (Murashige, T. and Skog, F., 1962 Physiol. Plant., 15, 473), 30 g / l sucrose, 30 g / l sorbitol, 2 g / l casamino acid, 500 mg / l carbenicillin, 4 g / l Gerlite) transplanted and cultured, buds or seedlings Were redifferentiated.

2.7CRP発現プロモーターのV/WおよびX/Yの測定
下記のように第1の栽培条件および第2の栽培条件で、イネを栽培した。栽培のスケジュールの概要を図1に示す。また、用いた栽培液Aおよび栽培液Bの組成を表1に示す。
Measurement of V / W and X / Y of 2.7 CRP expression promoter Rice was cultivated under the first and second cultivation conditions as described below. An outline of the cultivation schedule is shown in FIG. In addition, Table 1 shows the composition of the cultivation liquid A and the cultivation liquid B used.

Figure 0005795705
Figure 0005795705

<RNA含有量Vおよび種子貯蔵タンパク質Xを測定するための第1の栽培条件>
イネの一品種である日本晴の種子を次亜塩素酸とエタノールで殺菌後、滅菌水が入ったシャーレに均等に広げ、遮光した後、28度で5日間培養した。
<First cultivation condition for measuring RNA content V and seed storage protein X>
Seed of Nipponbare, a rice variety, was sterilized with hypochlorous acid and ethanol, spread evenly in a petri dish containing sterilized water, shielded from light, and cultured at 28 degrees for 5 days.

人工太陽光室の室内にて、育苗箱の中に水を含ませたウレタンマットを敷き、出芽した種子を播種した。明条件:気温28度、湿度50%、11時間、暗条件:気温23度、湿度50%、13時間で15日間苗を培養した。   Inside the artificial sunlight room, a seedling box was laid with a urethane mat soaked with water, and the seeds sprouting were sown. Light conditions: temperature 28 degrees, humidity 50%, 11 hours, dark conditions: temperature 23 degrees, humidity 50%, 13 hours, seedlings were cultured for 15 days.

湛液方式の栽培ベッド(M式水耕研究所製)に100Lの栽培液A(表1参照)を充填し、得られた苗を1本ずつ77株植え付け、明条件:気温28度、湿度50%、11時間、暗条件:気温23度、湿度50%、13時間で45日間培養した。   Filled with a cultivated bed of the simmering method (manufactured by M-type Hydroponics Research Laboratories) with 100 L of the culture solution A (see Table 1) and planted 77 seedlings one by one, light conditions: temperature 28 degrees, humidity 50%, 11 hours, dark condition: cultured at 45 ° C. for 45 days at 23 ° C. and 50% humidity.

栽培液B(表1参照)の成分になるよう追肥を行い、明条件:気温28度、湿度50%、11時間、暗条件:気温23度、湿度50%、13時間で45日間培養後、種子を得た。   After additional fertilization to become a component of the cultivation liquid B (see Table 1), light conditions: temperature 28 degrees, humidity 50%, 11 hours, dark conditions: temperature 23 degrees, humidity 50%, 13 hours after culturing for 45 days, Seeds were obtained.

上記のように水耕栽培を行ったので、栽培ベッド内の水分の窒素濃度を制御することにより、培地中の窒素濃度を制御した。硝酸態窒素濃度は、硝酸イオン複合電極(東亜ディーケーケー社製)を用いて測定した。またアンモニウム態窒素濃度は、アンモニア複合電極(東亜ディーケーケー社製)を用いて測定した。   Since hydroponics was performed as described above, the nitrogen concentration in the medium was controlled by controlling the nitrogen concentration of moisture in the cultivation bed. The nitrate nitrogen concentration was measured using a nitrate ion composite electrode (manufactured by Toa DKK Corporation). The ammonium nitrogen concentration was measured using an ammonia composite electrode (manufactured by TOA DK Corporation).

<RNA含有量Wおよび種子貯蔵タンパク質Yを測定するための第2の栽培条件>
日本晴の種子を次亜塩素酸とエタノールで殺菌後、滅菌水が入ったシャーレに均等に広げ、遮光した後、28度で5日間培養した。
<Second cultivation condition for measuring RNA content W and seed storage protein Y>
Nipponbare seeds were sterilized with hypochlorous acid and ethanol, spread evenly on a petri dish containing sterilized water, protected from light, and cultured at 28 degrees for 5 days.

人工太陽光室の室内にて、育苗箱の中に水を含ませたウレタンマットを敷き、出芽した種子を播種した。明条件:気温28度、湿度50%、11時間、暗条件:気温23度、湿度50%、13時間で15日間培養した。   Inside the artificial sunlight room, a seedling box was laid with a urethane mat soaked with water, and the seeds sprouting were sown. Light condition: temperature 28 degrees, humidity 50%, 11 hours, dark condition: temperature 23 degrees, humidity 50%, 13 hours, cultured for 15 days.

栽培ポットに窒素を50mg/L含有する土壌を5L充填し、得られた苗を1本植え付け、明条件:気温28度、湿度50%、11時間、暗条件:気温23度、湿度50%、13時間で45日間培養した。   Fill the cultivation pot with 5 L of soil containing 50 mg / L of nitrogen, plant one seedling obtained, light condition: temperature 28 degrees, humidity 50%, 11 hours, dark condition: temperature 23 degrees, humidity 50%, Cultivated at 13 hours for 45 days.

土壌中の窒素が50mg/Lとなるように追肥を行い、明条件:気温28度、湿度50%、11時間、暗条件:気温23度、湿度50%、13時間で45日間培養後、種子を得た。   Top fertilization was performed so that nitrogen in the soil was 50 mg / L, light conditions: temperature 28 degrees, humidity 50%, 11 hours, dark conditions: temperature 23 degrees, humidity 50%, 13 hours, cultured for 45 days, seeds Got.

2.RNAの解析
<マイクロアレイ用試料の調整>
上記条件で栽培して得た開花後20日目の各々の種子を、液体窒素で凍結後、乳鉢で破砕し、Fruit−mate for RNA Purification(タカラバイオ社より購入)で処理後、RNAiso Plus(タカラバイオ社より購入)で抽出した。その後Recombinant DNase I(RNase−free)(タカラバイオ社より購入)で処理し、OligotexTM−dT30<Super> mRNA Purification Kit(From Total RNA)(タカラバイオ社より購入)で精製して、RNA溶液を得た。
2. RNA analysis <Preparation of microarray sample>
Each seed on the 20th day after flowering obtained by cultivation under the above conditions was frozen in liquid nitrogen, crushed in a mortar, treated with Fruit-mate for RNA Purification (purchased from Takara Bio Inc.), RNAiso Plus ( (Purchased from Takara Bio Inc.). Thereafter, it was treated with Recombinant DNase I (RNase-free) (purchased from Takara Bio Inc.), purified with Oligotex -dT30 <Super> mRNA Purification Kit (From Total RNA) (purchased from Takara Bio Inc.), and the RNA solution was purified. Obtained.

第1の栽培条件で栽培したイネの種子から得たTotal RNAと、第2の栽培条件で栽培したイネの種子から得たTotal RNAを800ng/1サンプルとなるように調整し、シアニン 3−CTP色素ラベル用400ng、シアニン 5−CTP色素ラベル用400ngとなるようにそれぞれチューブに分注した。Low RNA Fluorescent Linear Amplification Kit PLUS, 2カラー用(アジレント・テクノロジー株式会社より購入)を用いて、シアニンラベル化 cDNAを生成し、RNeasy mini kit(Qiagen社より購入)を用いて、精製した。   Total RNA obtained from rice seeds grown under the first cultivation conditions and Total RNA obtained from rice seeds grown under the second cultivation conditions were adjusted to 800 ng / 1 sample, and cyanine 3-CTP It dispensed to a tube so that it might become 400ng for dye labels and 400ng for cyanine 5-CTP dye labels, respectively. Cyanine-labeled cDNA was generated using Low RNA Fluorescent Linear Amplification Kit PLUS, for 2 colors (purchased from Agilent Technologies), and purified using RNeasy mini kit (purchased from Qiagen).

<ハイブリダイゼーション>
シアニン3−CTP色素ラベルした第1の栽培条件で栽培したイネの種子から得たcDNA825ngとシアニン5−CTP色素ラベルした第2の栽培条件で栽培したイネの種子から得たcDNA825ngをそれぞれチューブに分注し、Gene Expression Hybridization Kit(アジレント・テクノロジー株式会社より購入)で処理後、イネオリゴDNAマイクロアレイ4x44K RAP−DB(アジレント・テクノロジー株式会社より購入)へ充填し、ハイブリダイゼーションさせた。
<Hybridization>
Divide each tube with 825 ng of cDNA obtained from rice seeds cultivated under the first cultivation conditions labeled with cyanine 3-CTP dye and 825 ng of cDNA obtained from rice seeds cultivated with the second cultivation condition labeled with cyanine 5-CTP dye. Then, after treatment with Gene Expression Hybridization Kit (purchased from Agilent Technologies), rice oligo DNA microarray 4x44K RAP-DB (purchased from Agilent Technologies) was filled and hybridized.

<画像解析>
DNAマイクロアレイスキャナ(アジレント・テクノロジー株式会社製)で画像をスキャンし、スポットを数値化した。さらに、画像解析ソフトGeneSpring GX(アジレント・テクノロジー株式会社製)を用いて、3−CTP色素と5−CTP色素の蛍光強度を比較し、V/Wを測定した。
<Image analysis>
Images were scanned with a DNA microarray scanner (manufactured by Agilent Technologies), and the spots were digitized. Furthermore, using the image analysis software GeneSpring GX (manufactured by Agilent Technologies), the fluorescence intensities of the 3-CTP dye and the 5-CTP dye were compared, and V / W was measured.

3.タンパク質の解析
<2次元ゲル用試料の調製>
上記第1および第2の栽培条件下で栽培して得たそれぞれの種子を、胚盤を取り除いた後に、マルチビーズショッカー(安井器械社製)で破砕し、8M尿素、4%(w/v)SDS、20%(w/v)グリセロール、50mMリン酸バッファーを含有する抽出溶液中にホモジナイズして、タンパク質溶液を得た。得られたタンパク質溶液をReadyPre 2−D Cleanup Kit(BIO−RAD LABORATORIES社(以下、BIO−RAD社と略称する)より購入)で精製し、ReadyStrip 7−10 Buffer(BIO−RAD社より購入)を添加した。RC DC Protein Assay(BIO−RAD社より購入)を用いて全タンパク質濃度を決定した。
3. Protein analysis <Preparation of two-dimensional gel sample>
Each seed obtained by cultivating under the first and second cultivation conditions was crushed with a multi-bead shocker (manufactured by Yasui Kikai Co., Ltd.) after removing the scutellum, and 8M urea, 4% (w / v) ) Homogenized in an extraction solution containing SDS, 20% (w / v) glycerol, 50 mM phosphate buffer to obtain a protein solution. The obtained protein solution was purified with ReadyPre 2-D Cleanup Kit (purchased from BIO-RAD LABORATORIES (hereinafter abbreviated as BIO-RAD)), and ReadyStripe 7-10 Buffer (purchased from BIO-RAD) was purchased. Added. The total protein concentration was determined using RC DC Protein Assay (purchased from BIO-RAD).

<2次元ゲル電気泳動>
1次元目のタンパク質分離用等電点電気泳動は、PROTEAN IEF cell(BIO−RAD社より購入)および7cm ReadyStrip IPG Strip 3−7NL(BIO−RAD社より購入)を用いて実施した。2次元目のタンパク質分離用電気泳動は、IPG Stripをequilibration buffer I、equilibration buffer II(BIO−RAD社より購入)で平衡化し、PROTEAN cell(BIO−RAD社より購入)および10−20% resolving Ready Gel Precast Gel(BIO−RAD社より購入)を用いて実施した。画像解析の際のタンパク質スポットの分子量および等電点計算のために、試料は分子量マーカーおよび等電点pl較正マーカーとともに泳動した。2次元SDS−PAGEの直後に、Gelを40%エタノール、10%酢酸を含有する固定液に2時間浸透し、Flamingo Gelstain(BIO−RAD社より購入)で処理した。
<Two-dimensional gel electrophoresis>
Isoelectric focusing for protein separation in the first dimension was carried out using PROTEAN IEF cell (purchased from BIO-RAD) and 7 cm ReadyStrip IPG Strip 3-7NL (purchased from BIO-RAD). Electrophoresis for protein separation in the second dimension is carried out by equilibrating IPG Strip with equivalence buffer I and equivalence buffer II (purchased from BIO-RAD), PROTEAN cell (purchased from BIO-RAD) and 10-20% resolving ready. The test was performed using Gel Precast Gel (purchased from BIO-RAD). Samples were run with a molecular weight marker and an isoelectric point pl calibration marker for calculation of the molecular weight and isoelectric point of the protein spot during image analysis. Immediately after the two-dimensional SDS-PAGE, Gel was infiltrated into a fixative containing 40% ethanol and 10% acetic acid for 2 hours and treated with Flamingo Gelstein (purchased from BIO-RAD).

<2次元ゲルの画像解析>
処理したゲルをPharos FX Molecular Imager(BIO−RAD社より購入)を用いてデジタル化した。Quantity OneおよびPDQuest(BIO−RAD社より購入)を用いて、6種類の種子貯蔵タンパク質のスポット位置をそれぞれ特定し、スポット強度からX/Yを測定した。6種類の種子貯蔵タンパク質は、グロブリン、グルテリン、グルテリンB−5、グルテリンB−1、10KDaプロラミン、および13KDaプロラミンである。
<Image analysis of two-dimensional gel>
The treated gel was digitized using a Pharos FX Molecular Imager (purchased from BIO-RAD). Quantity One and PDQuest (purchased from BIO-RAD) were used to identify the spot positions of the six seed storage proteins, and X / Y was measured from the spot intensity. The six seed storage proteins are globulin, glutelin, glutelin B-5, glutelin B-1, 10 kDa prolamin, and 13 kDa prolamin.

4.遺伝子組換え植物の栽培
上記「1.遺伝子組換え植物の作製」で得られたイネを以下の要領にて栽培した。栽培に用いた栽培液Cおよび栽培液Dの組成を表2に示す。
4). Cultivation of genetically modified plants The rice obtained in the above "1. Production of genetically modified plants" was cultivated in the following manner. Table 2 shows the composition of the cultivation liquid C and the cultivation liquid D used for cultivation.

まず、上記「1.遺伝子組換え植物の作製」により得られた胚盤組織から再分化させた芽又は幼植物体を、発根培地に移植して背丈20cm程度の幼苗となるまで生育させた。   First, buds or seedlings re-differentiated from the scutellum tissue obtained by “1. Production of genetically modified plants” above were transplanted to a rooting medium and grown to become seedlings having a height of about 20 cm. .

湛液方式の栽培ベッド(M式水耕研究所製)に100Lの栽培液C(表2参照)を充填し、得られた苗を1本ずつ77株植え付け、明条件:気温28度、湿度50%、11時間、暗条件:気温23度、湿度50%、13時間で45日間培養した。   Filled with a cultivated bed (M-type Hydroponic Research Laboratories) with 100L of cultivation liquid C (see Table 2) and planted 77 seedlings one by one, light conditions: temperature 28 degrees, humidity 50%, 11 hours, dark condition: cultured at 45 ° C. for 45 days at 23 ° C. and 50% humidity.

栽培液D(表2参照)の成分になるよう追肥を行い、明条件:気温28度、湿度50%、11時間、暗条件:気温23度、湿度50%、13時間で45日間培養した。   Additional fertilization was performed so as to become a component of the cultivation liquid D (see Table 2), and the culture was performed for 45 days under bright conditions: temperature 28 degrees, humidity 50%, 11 hours, dark conditions: temperature 23 degrees, humidity 50%, 13 hours.

Figure 0005795705
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5.タンパク質含有量の測定
上記「4.遺伝子組換え植物の栽培」にて得られた植物から種子を採取し、種子中のタンパク質含有量を、下記の要領にて測定した。
5. Measurement of protein content Seeds were collected from the plant obtained in “4. Cultivation of genetically modified plants”, and the protein content in the seeds was measured in the following manner.

<種子の総タンパク質含有量>
杯盤を除去した種子中のタンパク質含有量を、近赤外線タンパク質解析装置NIRFLEX N−500(BUCHI社製)で測定し、種子重量から総タンパク質含有量を算出した。
<Total protein content of seeds>
The protein content in the seed from which the cup was removed was measured with a near infrared protein analyzer NIRFLEX N-500 (manufactured by BUCHI), and the total protein content was calculated from the seed weight.

<機能性タンパク質(花粉症緩和ペプチド:7crp)の量>
種子中のタンパク質と既知濃度のタンパク質マーカーをSDS−PAGEキット(BIO−RAD社より購入)で泳動し、Gelを40%エタノール、10%酢酸を含有する固定液に2時間浸透し、Flamingo Gelstain(BIO−RAD社より購入)で処理した。処理したゲルをPharos FX Molecular Imager(BIO−RAD社より購入)を用いてデジタル化した。Quantity One(BIO−RAD社より購入)を用いて7crpのバンド位置を特定し、濃度既知のマーカーのバンド強度と比較して、花粉症緩和ペプチド(7crp)の重量を算出した。このようにして、遺伝子組換え植物から採取された種子中の総タンパク質の量と、形質転換により導入された機能性タンパク質の量とを求めた。
<Amount of functional protein (hay fever alleviation peptide: 7crp)>
The protein in the seed and a protein marker of a known concentration were migrated with an SDS-PAGE kit (purchased from BIO-RAD), Gel was permeated into a fixative containing 40% ethanol and 10% acetic acid for 2 hours, and Flamingo Gelstein ( Purchased from BIO-RAD). The treated gel was digitized using a Pharos FX Molecular Imager (purchased from BIO-RAD). The band position of 7crp was specified using Quantity One (purchased from BIO-RAD), and the weight of pollen alleviation peptide (7crp) was calculated in comparison with the band intensity of a marker with a known concentration. In this way, the amount of total protein in the seed collected from the genetically modified plant and the amount of functional protein introduced by transformation were determined.

[実施例2]
7CRP発現プロモーターをV/W=1.59、X/Y=2.40のグルテリンB−5とした以外は、実施例1と同様にして遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Example 2]
Cultivation of genetically modified plants and measurement of protein content were carried out in the same manner as in Example 1 except that the 7CRP expression promoter was G / H = 1.59 and X / Y = 2.40 Glutelin B-5. It was.

[実施例3]
培養液Dのアンモニウム態窒素含有量を150mg/Lとした以外は、実施例1と同様にして遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Example 3]
Except that the ammonium nitrogen content of the culture solution D was 150 mg / L, cultivation of the genetically modified plant and measurement of the protein content were performed in the same manner as in Example 1.

[実施例4]
培養液Dの硝酸態窒素含有量を50mg/Lとし、アンモニウム態窒素含有量を150mg/Lとした以外は、実施例1と同様にして遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Example 4]
Cultivation of genetically modified plants and measurement of protein content were carried out in the same manner as in Example 1 except that the nitrate nitrogen content of the culture medium D was 50 mg / L and the ammonium nitrogen content was 150 mg / L. It was.

[実施例5]
培養液Dの硝酸態窒素含有量を70mg/Lとし、アンモニウム態窒素含有量を70mg/Lとした以外は、実施例1と同様にして遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Example 5]
Cultivation of genetically modified plants and measurement of protein content were carried out in the same manner as in Example 1 except that the nitrate nitrogen content of the culture solution D was 70 mg / L and the ammonium nitrogen content was 70 mg / L. It was.

[実施例6]
培養液Dの硝酸態窒素含有量を750mg/Lとし、アンモニウム態窒素含有量を750mg/Lとした以外は、実施例1と同様にして遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Example 6]
Cultivation of genetically modified plants and measurement of protein content were carried out in the same manner as in Example 1 except that the nitrate nitrogen content of the culture medium D was 750 mg / L and the ammonium nitrogen content was 750 mg / L. It was.

[実施例7]
W,Yの栽培条件を水耕栽培とした以外は、実施例1と同様にして、遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Example 7]
Except that the cultivation conditions for W and Y were hydroponics, the cultivation of genetically modified plants and the measurement of protein content were carried out in the same manner as in Example 1.

[実施例8]
培養液Bのアンモニウム態窒素含有量を20mg/Lとした以外は、実施例1と同様にして、遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Example 8]
Except that the ammonium nitrogen content of the culture broth B was 20 mg / L, the cultivation of the genetically modified plant and the protein content were measured in the same manner as in Example 1.

[実施例9]
培養液Bの硝酸態窒素含有量を20mg/Lとした以外は、実施例1と同様にして、遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。培養液Bの硝酸態窒素含有量を20mg/Lとした以外は、実施例1と同様にして、遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Example 9]
Except that the nitrate nitrogen content of the culture solution B was 20 mg / L, the cultivation of the genetically modified plant and the measurement of the protein content were performed in the same manner as in Example 1. Except that the nitrate nitrogen content of the culture solution B was 20 mg / L, the cultivation of the genetically modified plant and the measurement of the protein content were performed in the same manner as in Example 1.

[実施例10]
7CRP発現プロモーターをV/W=0.80の10KDaプロラミンのプロモーターとした以外は、実施例1と同様にして、遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Example 10]
Except that the 7 CRP expression promoter was a 10 KDa prolamin promoter of V / W = 0.80, cultivation of the genetically modified plant and measurement of protein content were carried out in the same manner as in Example 1.

[実施例11]
培養液Bの硝酸態窒素含有量を20mg/Lとし、アンモニウム態窒素含有量を20mg/Lとした以外は、実施例1と同様にして、遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Example 11]
The cultivation of genetically modified plants and the measurement of protein content were carried out in the same manner as in Example 1 except that the nitrate nitrogen content of the culture broth B was 20 mg / L and the ammonium nitrogen content was 20 mg / L. went.

[比較例1]
7CRPイネを栽培に用いた以外は、実施例1と同様にして、遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Comparative Example 1]
Except that 7CRP rice was used for cultivation, cultivation of genetically modified plants and measurement of protein content were carried out in the same manner as in Example 1.

[比較例2]
アグロバクテリウムEHA105によるイネの形質転換に、日本晴を用いた以外は、実施例1と同様にして、遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Comparative Example 2]
Except for using Nipponbare for transformation of rice with Agrobacterium EHA105, cultivation of genetically modified plants and measurement of protein content were carried out in the same manner as in Example 1.

[比較例3]
日本晴を栽培に用いた以外は、実施例1と同様にして、遺伝子組換え植物の栽培、タンパク質含有量の測定を行った。
[Comparative Example 3]
Except for using Nipponbare for cultivation, cultivation of genetically modified plants and measurement of protein content were carried out in the same manner as in Example 1.

実施例1〜11、比較例1〜3について、導入遺伝子、および目的遺伝子のプロモーターの詳細を、表3に示す。   Table 3 shows details of the transgene and the promoter of the target gene for Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3.

Figure 0005795705
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実施例1〜11、比較例1〜3について、遺伝子組換え植物の栽培条件、ならびに種子中の総タンパク質量、および種子中の目的タンパク質(7CRP)量の詳細を、表4に示す。   Table 4 shows details of the cultivation conditions of the genetically modified plant, the total protein amount in the seed, and the target protein (7CRP) amount in the seed for Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3.

Figure 0005795705
Figure 0005795705

[参考例1]
実施例1に記載される第1の栽培条件および第2の栽培条件で、天然のイネ(非遺伝子組換え植物)を栽培した。栽培のスケジュールの概要は、図1に示されるとおりであった。また、用いた栽培液Aおよび栽培液Bの組成は、表1に示されるとおりであった。具体的には、イネの一品種である日本晴の種子を、実施例1に記載される第1の栽培条件および第2の栽培条件でそれぞれ培養し、種子を得た。
[Reference Example 1]
Natural rice (non-genetically modified plant) was cultivated under the first and second cultivation conditions described in Example 1. The outline of the cultivation schedule was as shown in FIG. Moreover, the composition of the used cultivation liquid A and the cultivation liquid B was as Table 1 showed. Specifically, seeds of Nipponbare, which is a variety of rice, were cultured under the first and second cultivation conditions described in Example 1 to obtain seeds.

[参考例2]
参考例1に記載される条件で栽培して得た開花後20日目の各々の種子を、上記「2.RNAの解析」に記載された処理に供して、V/W>1となるRNAを検出した。測定されたスポット強度の値を表5に示す。
[Reference Example 2]
Each seed on the 20th day after flowering obtained by cultivation under the conditions described in Reference Example 1 is subjected to the treatment described in “2. Analysis of RNA” above, and RNA satisfying V / W> 1 Was detected. Table 5 shows the measured spot intensity values.

Figure 0005795705
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[参考例3]
参考例1に記載される条件で栽培して得た開花後45日目の各々の種子を、上記「3.タンパク質の解析」に記載された処理に供した。測定されたスポット強度の値を表6に示す。
[Reference Example 3]
Each seed on the 45th day after flowering obtained by cultivation under the conditions described in Reference Example 1 was subjected to the treatment described in “3. Protein analysis” above. Table 6 shows the measured spot intensity values.

Figure 0005795705
Figure 0005795705

上記参考例1〜3については、2009年2月2日に出願された日本出願(出願番号:2009−021846)を基礎とする、2009年8月26日に出願されたPCT出願(出願番号:PCT/JP2009/64876)もまた参照のこと。   About the said reference examples 1-3, it is based on the Japanese application (application number: 2009-021846) for which it applied on February 2, 2009, and the PCT application (application number: on application number: August 26, 2009). See also PCT / JP2009 / 64876).

配列番号1:35Sプロモーター断片をクローニングするためのフォワードプライマー(Primer1)
配列番号2:35Sプロモーター断片をクローニングするためのリバースプライマー(Primer2)
配列番号3:Nrt2断片をクローニングするためのフォワードプライマー(Primer3)
配列番号4:Nrt2断片をクローニングするためのリバースプライマー(Primer4)
配列番号5:HSPターミネーター断片をクローニングするためのフォワードプライマー(Primer5)
配列番号6:HSPターミネーター断片をクローニングするためのリバースプライマー(Primer6)
SEQ ID NO: 1: forward primer for cloning 35S promoter fragment (Primer1)
SEQ ID NO: 2: Reverse primer for cloning 35S promoter fragment (Primer2)
SEQ ID NO: 3: Forward primer for cloning Nrt2 fragment (Primer3)
SEQ ID NO: 4: Reverse primer (Primer4) for cloning the Nrt2 fragment
SEQ ID NO: 5: forward primer for cloning HSP terminator fragment (Primer5)
SEQ ID NO: 6: Reverse primer for cloning the HSP terminator fragment (Primer6)

Claims (17)

目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドと窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドとを導入した遺伝子組換え植物であって、
目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドの導入は、当該ポリヌクレオチド、及び当該ポリヌクレオチドに機能可能に連結された、グルテリン、グロブリン、およびプロラミンから選ばれる種子で発現するタンパク質のプロモーターを含む目的タンパク質の発現ベクターの導入により行い、
窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドの導入は、当該ポリヌクレオチド、及び当該ポリヌクレオチドに機能可能に連結された植物の根で発現するプロモーターを含む、上記発現ベクターとは別のベクターである、窒素トランスポーターの発現ベクターの導入により行う、
遺伝子組換え植物。
A genetically modified plant into which a polynucleotide encoding a target protein and a polynucleotide encoding a nitrogen transporter are introduced,
Introducing a polynucleotide encoding a target protein includes the expression vector of the target protein including a promoter of the protein expressed in the seed selected from glutelin, globulin, and prolamin operably linked to the polynucleotide and the polynucleotide Is introduced,
Introduction of a polynucleotide encoding a nitrogen transporter, the polynucleotide, and a promoter that is expressed in the roots of the polynucleotide operably linked plant is another vector and the expression vector, nitrogen By introducing a transporter expression vector,
Genetically modified plant.
前記窒素トランスポーターが、硝酸トランスポーター(NRT)である、請求項1に記載の遺伝子組換え植物。   The genetically modified plant according to claim 1, wherein the nitrogen transporter is a nitrate transporter (NRT). 前記窒素トランスポーター(NRT)が、NRT2である、請求項2に記載の遺伝子組換え植物。   The genetically modified plant according to claim 2, wherein the nitrogen transporter (NRT) is NRT2. 前記NRT2が、イネのNRT2.1である、請求項3に記載の遺伝子組換え植物。   The genetically modified plant according to claim 3, wherein the NRT2 is rice NRT2.1. 前記種子で発現するタンパク質のプロモーターが下記式(1):
V/W>1.0 ・・・(1)
(但し、式(1)において、Vは、開花予定日の30日前から開花日までの間の一定期間、硝酸態窒素が70mg/L〜750mg/L、および/または、アンモニウム態窒素が70mg/L〜750mg/Lとなるように調整した培地にて所定の植物を栽培した場合における該植物の種子に含まれるRNA量である。Wは、開花予定日の30日前から開花日までの間の一定期間、窒素0mg/L〜50mg/Lとなるように調整した培地にて該植物を栽培した場合における該植物の種子に含まれるRNA量である。)を満たす種子で発現するRNAの発現を調節するプロモーターである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の遺伝子組換え植物。
The promoter of the protein expressed in the seed is represented by the following formula (1):
V / W> 1.0 (1)
(However, in Formula (1), V is 70 mg / L to 750 mg / L of nitrate nitrogen and / or 70 mg / L of ammonium nitrogen for a certain period between 30 days before the scheduled flowering date and the flowering date. L is the amount of RNA contained in seeds of a given plant grown in a medium adjusted to L to 750 mg / L, W is between 30 days before the expected flowering date and the flowering date Expression of RNA expressed in seeds that satisfy the plant seeds when the plant is cultivated in a medium adjusted to nitrogen 0 mg / L to 50 mg / L for a certain period of time) The genetically modified plant according to any one of claims 1 to 4, which is a promoter to be regulated.
前記の種子で発現するタンパク質のプロモーターが下記式(2):
X/Y>1.0 ・・・(2)
(但し、式(2)において、Xは、開花予定日の30日前から開花日までの間の一定期間、硝酸態窒素が70mg/L〜750mg/L、および/または、アンモニウム態窒素が70mg/L〜750mg/Lとなるように調整した培地にて所定の植物を栽培した場合における該植物の種子に含まれる種子貯蔵タンパク質の含有量である。Yは、開花予定日の30日前から開花日までの間の一定期間、窒素0mg/L〜50mg/Lとなるように調整した培地にて該植物を栽培した場合における該植物の種子に含まれる該種子貯蔵タンパク質の含有量である。)を満たす種子貯蔵タンパク質の発現を調節するプロモーターである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の遺伝子組換え植物。
The promoter of the protein expressed in the seed is represented by the following formula (2):
X / Y> 1.0 (2)
(However, in Formula (2), X is 70 mg / L to 750 mg / L of nitrate nitrogen and / or 70 mg / L of ammonium nitrogen for a certain period between 30 days before the scheduled flowering date and the flowering date. L is the content of the seed storage protein contained in the seed of the plant when the predetermined plant is grown in a medium adjusted to L to 750 mg / L, Y is the flowering date from 30 days before the scheduled flowering date The content of the seed storage protein contained in the seed of the plant when the plant is cultivated in a medium adjusted to be 0 mg / L to 50 mg / L of nitrogen for a certain period of time. The genetically modified plant according to any one of claims 1 to 4, which is a promoter that regulates expression of a seed storage protein that is satisfied.
前記所定の植物と前記遺伝子組換え植物とが、同種の植物種である、請求項5または6に記載の遺伝子組換え植物。   The genetically modified plant according to claim 5 or 6, wherein the predetermined plant and the genetically modified plant are the same plant species. 前記所定の植物と前記遺伝子組換え植物とが、イネ科の植物である、請求項7に記載の遺伝子組換え植物。   The genetically modified plant according to claim 7, wherein the predetermined plant and the genetically modified plant are gramineous plants. 請求項1〜8のいずれかに記載の遺伝子組換え植物を栽培することを含む、遺伝子組換え植物の栽培方法。   The cultivation method of a genetically modified plant including cultivating the genetically modified plant in any one of Claims 1-8. 栽培が、遺伝子組換え植物の開花予定日の30日前から開花日まで間の一定期間、硝酸態窒素が70mg/L〜750mg/L、および/または、アンモニウム態窒素が70mg/L〜750mg/Lとなるように調整した培地にて行われる、請求項9に記載の栽培方法。   During a certain period of time from 30 days before the flowering date of the genetically modified plant to the flowering date, the nitrate nitrogen is 70 mg / L to 750 mg / L and / or the ammonium nitrogen is 70 mg / L to 750 mg / L. The cultivation method of Claim 9 performed by the culture medium adjusted so that it may become. 前記遺伝子組換え植物の栽培を、水耕栽培によって行う、請求項9または10に記載の栽培方法。   The cultivation method according to claim 9 or 10, wherein the genetically modified plant is cultivated by hydroponics. 請求項9〜11のいずれかに記載の方法で遺伝子組換え植物を栽培し、種子を採集することを含む、遺伝子組換え植物の種子の生産方法。   A method for producing seeds of a genetically modified plant, comprising cultivating the genetically modified plant by the method according to any one of claims 9 to 11 and collecting seeds. 前記植物がイネであり、前記種子が米である、請求項12に記載の種子の生産方法。   The seed production method according to claim 12, wherein the plant is rice and the seed is rice. 請求項1〜8のいずれかに記載の遺伝子組換え植物の種子。   The seed of the genetically modified plant in any one of Claims 1-8. 目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドと、当該ポリヌクレオチドに機能可能に連結された、グルテリン、グロブリン、およびプロラミンからなる群より選ばれる種子で発現するタンパク質のプロモーターとを含む目的タンパク質の発現ベクター、および
窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチド、当該ポリヌクレオチドに機能可能に連結された植物の根で発現するプロモーターとを含む、上記発現ベクターとは別のベクターである、窒素トランスポーターの発現ベクターを含む、
目的タンパク質を高発現する遺伝子組換え植物の生産用発現ベクターのセット。
A target protein expression vector comprising a polynucleotide encoding the target protein and a promoter of a protein expressed in a seed selected from the group consisting of glutelin, globulin, and prolamin, operably linked to the polynucleotide, and nitrogen comprising a polynucleotide encoding a transporter, and a promoter that is expressed in the roots of the polynucleotide operably linked plant is another vector and the expression vector, the expression vector of nitrogen transporter ,
A set of expression vectors for production of genetically modified plants that highly express the target protein.
目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドと窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドとを導入するにあたり、
目的タンパク質をコードするポリヌクレオチドの導入は、当該ポリヌクレオチド、及び当該ポリヌクレオチドに機能可能に連結された、グルテリン、グロブリン、およびプロラミンから選ばれる種子で発現するタンパク質のプロモーターを含む目的タンパク質の発現ベクターの導入により行い、
窒素トランスポーターをコードするポリヌクレオチドの導入は、当該ポリヌクレオチド、及び当該ポリヌクレオチドに機能可能に連結された植物の根で発現するプロモーターを含む、上記発現ベクターとは別のベクターである、窒素トランスポーターの発現ベクターの導入により行う、
遺伝子組換え植物の作製方法。
In introducing a polynucleotide encoding a target protein and a polynucleotide encoding a nitrogen transporter,
Introducing a polynucleotide encoding a target protein includes the expression vector of the target protein including a promoter of the protein expressed in the seed selected from glutelin, globulin, and prolamin operably linked to the polynucleotide and the polynucleotide Is introduced,
Introduction of a polynucleotide encoding a nitrogen transporter, the polynucleotide, and a promoter that is expressed in the roots of the polynucleotide operably linked plant is another vector and the expression vector, nitrogen By introducing a transporter expression vector,
A method for producing a transgenic plant.
請求項15に記載の発現ベクターのセットを植物に導入し、形質転換された遺伝子組換え植物を得ることを含む、遺伝子組換え植物の作製方法。   A method for producing a genetically modified plant, comprising introducing the set of expression vectors according to claim 15 into a plant to obtain a transformed genetically modified plant.
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