JP5910702B2 - Gene for improving substance productivity in seed and method for using the same - Google Patents
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Landscapes
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Description
植物は、その一部の組織自体(種子、根、葉茎など)を目的として栽培されたり、油脂などの種々の物質生産を目的として栽培されたりする。例えば、植物が生産する油脂としては、大豆油、ごま油、オリーブ油、椰子油、米油、綿実油、ひまわり油、コーン油、べに花油、パーム油及び菜種油等が古来より知られており、家庭用途や工業用途に広く利用されている。また、植物が生産する油脂は、バイオディーゼル燃料やバイオプラスチックの原料としても使用され、石油代替エネルギーとして適用性が広がっている。 Plants are cultivated for the purpose of producing a part of the tissue itself (seed, root, leaf stem, etc.) or for the purpose of producing various substances such as fats and oils. For example, as fats and oils produced by plants, soybean oil, sesame oil, olive oil, coconut oil, rice oil, cottonseed oil, sunflower oil, corn oil, bean flower oil, palm oil, rapeseed oil, etc. have been known since ancient times. Widely used in industrial applications. In addition, oils and fats produced by plants are also used as raw materials for biodiesel fuel and bioplastics, and their applicability is expanding as petroleum alternative energy.
このような状況において、植物を用いた油脂生産を工業的に成功させるには、単位耕地面積あたりの生産性の向上が必要となる。ここで単位耕地面積あたりの栽培個体数が一定であると仮定すると、個体あたりの油脂生産量の向上が必要であることが判る。植物体から採取した種子から油脂を回収する場合には、個体あたりの種子収量を向上させる、及び種子中の油脂含有量を向上させるといった技術により、個体あたりの油脂生産量の向上が達成できるものと期待される。 Under such circumstances, in order to industrially succeed in producing fats and oils using plants, it is necessary to improve productivity per unit cultivated land area. Here, assuming that the number of cultivated individuals per unit cultivated land area is constant, it can be seen that it is necessary to improve the amount of oil production per individual. When recovering fats and oils from seeds collected from plants, the oil yield per individual can be improved by techniques such as improving the seed yield per individual and improving the fat content in the seeds. It is expected.
植物種子の油脂生産量を増加させる技術には大別して栽培法の改良によるものと、油脂増産品種の開発がある。油脂増産品種の開発方法は、交配技術を中心とした従来育種法と遺伝子組換えによる分子育種法とに大別される。遺伝子組換えによる油脂増産技術としては、A)植物油脂の主成分である種子トリアシルグリセロール(TAG)の合成系を改変する技術、及びB)植物の形態形成や代謝及びそれらに関わる遺伝子の発現を制御する各種制御遺伝子を改変する技術とが知られている。 Techniques for increasing the oil production of plant seeds can be broadly divided into improvements in cultivation methods and development of varieties that increase oil production. The methods for developing oil-and-fat increased varieties are broadly divided into conventional breeding methods centering on mating technology and molecular breeding methods by genetic recombination. The production of fats and oils by genetic recombination includes A) a technique that modifies the synthesis system of seed triacylglycerol (TAG), the main component of vegetable fats and oils, and B) the morphogenesis and metabolism of plants and the expression of genes related to them. There are known techniques for altering various regulatory genes that control the regulation.
上記A)の方法としては、光合成により生産される糖を原料として合成されるTAGの合成量を増加させる方法として(1)TAGの構成成分である脂肪酸、あるいはグリセロールの糖からの合成活性を高める方法、(2)グリセロールと脂肪酸からTAGが合成される反応を強化する方法が考えられる。これらについて、遺伝子工学的な方法を用いた技術としては以下の技術が報告されている。(1)の例としては、シロイヌナズナの細胞質型acetyl-coenzyme A carboxylase (ACCase)をナタネのプラスチド中で過剰発現させることにより、種子の油脂含量を5%向上させた報告(非特許文献1)が挙げられる。また、(2)の例としては、ジアシルグリセロールのsn-3位にアシル基を転移するDGAT(diacylglycerol acyltransferase)の過剰発現による油脂増産技術に関する報告(非特許文献2)が挙げられる。非特許文献2の方法では、DGATの発現量が増加するに従って油脂含量と種子重が増加し、個体あたりの種子数が増加する場合があることも報告されている。本方法を適用したシロイヌナズナの種子油脂含量は46%増、個体あたりの油脂量は最高で約125%増であった。 As the method of A), as a method of increasing the synthesis amount of TAG synthesized using sugar produced by photosynthesis as a raw material, (1) enhancing the synthesis activity from fatty acids that are constituents of TAG or glycerol sugar Method (2) A method of enhancing the reaction of synthesizing TAG from glycerol and fatty acid is conceivable. Regarding these, the following techniques have been reported as techniques using genetic engineering methods. As an example of (1), there is a report (Non-patent Document 1) that the oil content of seeds is improved by 5% by overexpressing Arabidopsis cytosolic acetyl-coenzyme A carboxylase (ACCase) in rapeseed plastids. Can be mentioned. Further, as an example of (2), there is a report on fat and oil production technology by overexpression of DGAT (diacylglycerol acyltransferase) that transfers an acyl group to the sn-3 position of diacylglycerol (Non-patent Document 2). In the method of Non-Patent Document 2, it has been reported that the fat content and seed weight increase as the expression level of DGAT increases, and the number of seeds per individual may increase. The seed oil content of Arabidopsis to which this method was applied increased by 46%, and the amount of oil per individual increased by about 125% at the maximum.
一方、上記B)の方法としては、生合成系酵素遺伝子の発現制御に関与する転写因子遺伝子の発現を制御する方法が考えられる。この例としては、特許文献1が挙げられる。本特許文献1では、転写因子を網羅的に過剰発現またはノックアウトした組換え植物を作製したのちに種子の油脂含量を高める遺伝子を選抜するといった手法が採用されている。特許文献1によれば、ERF subfamily B-4転写因子遺伝子の過剰発現によって種子の油脂含量が23%増加したと記載されている。しかし、特許文献1において、個体あたりの油脂含量の増減については記載されていない。また、非特許文献3には、AP2/EREBドメインを持つ転写因子であるWRINKLED1を過剰発現させることにより、種子の油脂含量が向上することが記載されている。 On the other hand, as the method B), a method of controlling the expression of a transcription factor gene involved in the control of the expression of a biosynthetic enzyme gene can be considered. An example of this is Patent Document 1. In this Patent Document 1, a technique is employed in which a gene that enhances the oil content of seeds is selected after a recombinant plant in which transcription factors are overexpressed or knocked out comprehensively is produced. According to Patent Document 1, it is described that the oil content of seeds increased by 23% due to overexpression of the ERF subfamily B-4 transcription factor gene. However, Patent Document 1 does not describe the increase or decrease in the fat content per individual. Non-Patent Document 3 describes that the oil content of seeds is improved by overexpressing WRINKLED1, which is a transcription factor having an AP2 / EREB domain.
一方、植物体に含まれるセルロース等の炭化水素成分を糖化し、その後、発酵によりアルコールを製造する場合には、植物に含まれる油脂成分が不純物となり糖化工程における糖化効率の低下を引き起こすことが考えられる。したがって、油脂含量を低下させることができれば、糖化工程における糖化効率を向上させることができ、その結果、アルコールの生産性向上を期待することができる。例えば、非特許文献3には、WRI1/ASML1(AP2 family 転写因子、AGI-code:AT3g54320)欠損株は種子がしわになり、油脂含量が減少することが開示されている。また、特許文献2には、AT3g23250(MYB15)を過剰発現することにより種子の油脂含量が13%減少し、AT1g04550(IAA12)を過剰発現することにより種子の油脂含量が12%減少し、AT1g66390(MYB90)を過剰発現することにより種子の油脂含量が16%減少することが開示されている。 On the other hand, when saccharifying a hydrocarbon component such as cellulose contained in a plant body and then producing alcohol by fermentation, the fat component contained in the plant becomes an impurity and may cause a decrease in saccharification efficiency in the saccharification step. It is done. Therefore, if the fat and oil content can be reduced, the saccharification efficiency in the saccharification step can be improved, and as a result, improvement in alcohol productivity can be expected. For example, Non-Patent Document 3 discloses that a WRI1 / ASML1 (AP2 family transcription factor, AGI-code: AT3g54320) -deficient strain has wrinkled seeds and a reduced fat content. Patent Document 2 discloses that the oil content of seeds is reduced by 13% by overexpressing AT3g23250 (MYB15), the oil content of seeds is reduced by 12% by overexpressing AT1g04550 (IAA12), and AT1g66390 ( Overexpression of MYB90) is disclosed to reduce the oil content of seeds by 16%.
しかしながら、種々の形質の改良を目的とした上述した分子育種法が開発されているにもかかわらず、油脂の生産性向上若しくは低下を達成するような技術は実用の域に達していない。 However, despite the development of the above-described molecular breeding methods aimed at improving various traits, a technology that achieves an increase or decrease in fat productivity has not reached the practical range.
この理由として、真に優れた遺伝子が未発見であること、試験段階で効果のある組換え新品種が実用段階では多様な自然環境下で期待通りの効果を発揮できないことにあると考えられる。また、目的物質の生産性と言った量的形質は制御系から代謝系に亘る様々なステップで多数の遺伝子が関わっており、量的形質を改善する真に優れた有用遺伝子を発見、開発することは困難であった。これらの問題を解決するためには、効果が劇的に高い新たな遺伝子を見出すこと、効果レベルは同等であっても実用環境条件で効果を発揮する遺伝子を開発することが課題である。 The reason for this is thought to be that a truly excellent gene has not yet been discovered, and that a new recombinant variety that is effective at the test stage cannot exhibit the expected effect in various natural environments at the practical stage. In addition, the quantitative traits such as the productivity of the target substance involve many genes in various steps from the control system to the metabolic system, and discover and develop truly excellent useful genes that improve the quantitative traits. It was difficult. In order to solve these problems, it is a challenge to find a new gene having a dramatically high effect, and to develop a gene that exhibits an effect under practical environmental conditions even if the effect level is the same.
そこで、上述したような実情に鑑み、物質生産性を増加或いは減少させることができる新規な機能を有する遺伝子を探索し、植物体におけるこれらの特性を向上できる技術を提供することを目的とする。 Then, in view of the above-mentioned actual condition, it aims at searching the gene which has a novel function which can increase or decrease substance productivity, and providing the technique which can improve these characteristics in a plant body.
上述した目的を達成するため、本発明者らが鋭意検討した結果、特定の転写因子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチド(以下、リプレッサードメインと称する場合もある)とを融合したキメラタンパク質を発現させることによって、様々な量的形質を改善させることができ、特に、物質生産性を増加或いは減少させることができることを見いだし、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies by the present inventors to achieve the above-mentioned object, a specific transcription factor and a functional peptide that converts an arbitrary transcription factor into a transcription repressor (hereinafter sometimes referred to as a repressor domain) The inventors have found that various quantitative traits can be improved by expressing a chimeric protein fused with and, in particular, the substance productivity can be increased or decreased, and the present invention has been completed.
本発明に係る植物体は、以下の(a)〜(c)のいずれかのタンパク質からなる転写因子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドとを融合させたキメラタンパク質を発現させたものである。
(a)配列番号1〜158のうちいずれか1つの偶数番号に示すアミノ酸配列を含むタンパク質
(b)配列番号1〜158のうちいずれか1つの偶数番号に示すアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列を含み、転写促進活性を有するタンパク質
(c)配列番号1〜158のうちいずれか1つの奇数番号に示す塩基配列の相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドに対してストリンジェントな条件下においてハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ転写促進活性を有するタンパク質
本発明に係る植物体においては、機能性ペプチドを融合することによって、所定の転写因子における転写制御活性、特に転写促進活性が抑制されていることが好ましい。ここで上記機能性ペプチドとしては、次に示す式(1)〜(8)を挙げることができる。
The plant according to the present invention comprises a chimeric protein obtained by fusing a transcription factor comprising any of the following proteins (a) to (c) with a functional peptide that converts an arbitrary transcription factor into a transcriptional repressor. It has been expressed.
(A) a protein comprising an amino acid sequence represented by any even number among SEQ ID NOs: 1 to 158 (b) one or more amino acids in the amino acid sequence represented by any even number among SEQ ID NOs: 1 to 158 A protein having a deleted, substituted, added or inserted amino acid sequence and having a transcription promoting activity (c) consisting of a base sequence complementary to the base sequence indicated by the odd number in any one of SEQ ID NOs: 1 to 158 A protein encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a polynucleotide and having transcription-promoting activity In the plant according to the present invention, transcription of a predetermined transcription factor by fusing a functional peptide It is preferable that the activity, particularly the transcription promoting activity is suppressed. Here, examples of the functional peptide include the following formulas (1) to (8).
(1)X1−Leu−Asp−Leu−X2−Leu−X3
(但し、式中、X1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、X2はAsn又はGluを示し、X3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
(2)Y1−Phe−Asp−Leu−Asn−Y2−Y3
(但し、式中、Y1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、Y2はPhe又はIleを示し、Y3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
(3)Z1−Asp−Leu−Z2−Leu−Arg−Leu−Z3
(但し、式中、Z1はLeu、Asp−Leu又はLeu−Asp−Leuを示し、Z2はGlu、Gln又はAspを示し、Z3は0〜10個のアミノ酸残基を示す。)
(1) X1-Leu-Asp-Leu-X2-Leu-X3
(In the formula, X1 represents 0 to 10 amino acid residues, X2 represents Asn or Glu, and X3 represents at least 6 amino acid residues.)
(2) Y1-Phe-Asp-Leu-Asn-Y2-Y3
(Wherein, Y1 represents 0 to 10 amino acid residues, Y2 represents Phe or Ile, and Y3 represents at least 6 amino acid residues.)
(3) Z1-Asp-Leu-Z2-Leu-Arg-Leu-Z3
(Wherein, Z1 represents Leu, Asp-Leu or Leu-Asp-Leu, Z2 represents Glu, Gln or Asp, and Z3 represents 0 to 10 amino acid residues.)
(4)Asp−Leu−Z4−Leu−Arg−Leu
(但し、式中、Z4はGlu、Gln又はAspを示す。)
(5)α1−Leu−β1−Leu−γ1−Leu
(6)α1−Leu−β1−Leu−γ2−Leu
(7)α1−Leu−β2−Leu−Arg−Leu
(8)α2−Leu−β1−Leu−Arg−Leu
(但し、式(5)〜(8)中、α1はAsp、Asn、Glu、Gln、Thr又はSerを示し、α2はAsn、Glu、Gln、Thr又はSerを示し、β1はAsp、Gln、Asn、Arg、Glu、Thr、Ser又はHisを示し、β2はAsn、Arg、Thr、Ser又はHisを示し、γ1はArg、Gln、Asn、Thr、Ser、His、Lys又はAspを示し、γ2はGln、Asn、Thr、Ser、His、Lys又はAspを示す。)
(4) Asp-Leu-Z4-Leu-Arg-Leu
(However, in the formula, Z4 represents Glu, Gln or Asp.)
(5) α1-Leu-β1-Leu-γ1-Leu
(6) α1-Leu-β1-Leu-γ2-Leu
(7) α1-Leu-β2-Leu-Arg-Leu
(8) α2-Leu-β1-Leu-Arg-Leu
(In the formulas (5) to (8), α1 represents Asp, Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, α2 represents Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, and β1 represents Asp, Gln, Asn. , Arg, Glu, Thr, Ser or His, β2 represents Asn, Arg, Thr, Ser or His, γ1 represents Arg, Gln, Asn, Thr, Ser, His, Lys or Asp, and γ2 represents Gln , Asn, Thr, Ser, His, Lys or Asp.)
また、本発明に係る植物体においては、個体あたり物質生産性、特に種子に含まれる油脂の生産性が有意に向上又は減少することとなる。特定の組織中としては種子を挙げることができる。ここで有意とは、上記キメラタンパク質を発現しない植物体における物質生産性と比較したときに統計的に有意差をもって物質生産性が増加又は減少していることを意味する。 Further, in the plant according to the present invention, the substance productivity per individual, in particular, the productivity of fats and oils contained in seeds is significantly improved or decreased. A seed can be mentioned as a specific tissue. Here, “significant” means that the substance productivity is increased or decreased with a statistically significant difference when compared with the substance productivity in a plant that does not express the chimeric protein.
一方、本発明によれば、上述したキメラタンパク質、当該キメラタンパク質をコードする遺伝子、当該遺伝子を含む発現ベクター及び当該遺伝子を含む形質転換体を提供することができる。 On the other hand, according to the present invention, it is possible to provide the above-described chimeric protein, a gene encoding the chimeric protein, an expression vector containing the gene, and a transformant containing the gene.
本発明に係る植物体は、個体あたりの物質生産性、特に種子に含まれる油脂量が向上又は減少したものとなる。したがって、本発明に係る植物体を用いることによって、植物体由来の油脂を目的とする場合の生産性の向上、若しくは、不純物としての油脂を低減できることから例えば植物体を利用したバイオアルコール等の生産において優れた効率を達成することができる。 The plant according to the present invention has an improved or reduced substance productivity per individual, in particular, the amount of fats and oils contained in seeds. Therefore, by using the plant according to the present invention, it is possible to improve the productivity when the oil derived from the plant is intended, or to reduce the fat as impurities, for example, production of bioalcohol etc. using the plant Excellent efficiency can be achieved.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る植物体は、所定の転写因子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドとを融合させたキメラタンパク質を発現するものであり、野生型の植物体と比較して、個体あたり物質生産性、特に種子に含まれる油脂の生産性が有意に向上又は減少したものである。すなわち、本発明に係る植物体は、所望の植物を対象として、当該植物の物質生産性を有意に向上又は減少させるように、転写因子を上記機能性ペプチドとのキメラタンパク質として発現させた植物体である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The plant according to the present invention expresses a chimeric protein in which a predetermined transcription factor is fused with a functional peptide that converts an arbitrary transcription factor into a transcription repressor, and is compared with a wild-type plant. Thus, the substance productivity per individual, in particular, the productivity of fats and oils contained in seeds is significantly improved or decreased. That is, the plant according to the present invention is a plant in which a transcription factor is expressed as a chimeric protein with the functional peptide so as to significantly improve or decrease the substance productivity of the desired plant. It is.
特に、本発明に係る植物体においては、上記機能性ペプチドと融合することによって、転写因子における転写促進活性が抑制していることが好ましい。換言すると、本発明に係る植物体においては、転写因子に上記機能性ペプチドを融合させたキメラタンパク質を発現させた結果、上記機能性ペプチドに起因する転写抑制効果が優性の形質として現れるといった特徴を有していることが好ましい。 In particular, in the plant according to the present invention, it is preferable that the transcription promoting activity in the transcription factor is suppressed by fusing with the functional peptide. In other words, in the plant according to the present invention, as a result of expressing a chimeric protein in which the functional peptide is fused to a transcription factor, the transcription repressing effect due to the functional peptide appears as a dominant trait. It is preferable to have.
ここで、個体あたり物質生産性とは、植物が生成する各種の物質についての単位体積あたりの含有量を意味する。物質としては、特に限定されず、植物体が本来的に生成する物質であっても良いし、植物体が本来的には生成しないが遺伝子操作技術等によって生成できるようになった物質であっても良い。 Here, per-individual substance productivity means the content per unit volume about the various substances which a plant produces | generates. The substance is not particularly limited, and may be a substance that is originally produced by a plant, or a substance that is not originally produced by a plant but can be produced by a genetic manipulation technique or the like. Also good.
特に、組織あたりの目的生産物の含量が高くなれば、精製コストや運搬コストを低減できるため産業上有用性が高い。特に、目的生産物としては、植物のほとんどの重量を占めるリグノセルロースでも良く、種子油として産業上利用されている植物油でも良い。植物油は、脂肪酸とアルコールのエステルである単純脂質でも良く、リンや糖や窒素などを含んだ複合脂質でも良く、脂肪酸そのものでも良い。単純脂質のアルコールとしては分子量の高い高級アルコールでも良く、グリセロール(グリセリン)などの多価アルコールでも良い。単純脂質の脂肪酸としては、飽和脂肪酸でも良く、不飽和脂肪酸でも良く、また、水酸基やエポキシ基を含んだ特殊脂肪酸でも良い。グリセロールと脂肪酸のエステルである単純脂質としては、モノアシルグリセロールでも良く、ジアシルグリセロールでも良く、トリアシルグリセロールでも良い。 In particular, if the content of the target product per tissue is high, the refining cost and the transportation cost can be reduced, which is industrially useful. In particular, the target product may be lignocellulose that occupies most of the weight of the plant, or may be vegetable oil that is industrially used as seed oil. The vegetable oil may be a simple lipid that is an ester of a fatty acid and an alcohol, may be a complex lipid containing phosphorus, sugar, nitrogen, or the like, or may be a fatty acid itself. The simple lipid alcohol may be a higher alcohol having a high molecular weight or a polyhydric alcohol such as glycerol (glycerin). The fatty acid of the simple lipid may be a saturated fatty acid, an unsaturated fatty acid, or a special fatty acid containing a hydroxyl group or an epoxy group. The simple lipid that is an ester of glycerol and a fatty acid may be monoacylglycerol, diacylglycerol, or triacylglycerol.
一方、植物体の用途によっては、植物体に含まれる所定の物質が不純物となる。したがって、所定の物質の生産性が低くなれば、不純物含量が低減することとなり産業上有用性が高い。例えば、植物体に含まれるリグノセルロースを糖化する場合、植物体に含まれる油脂成分は不純物として糖化効率に悪影響を与える場合がある。したがって、油脂の生産性が低くなれば、植物体を利用したバイオアルコール等の製造プロセスのうち糖化工程の効率を向上させることができる。 On the other hand, depending on the use of the plant body, a predetermined substance contained in the plant body becomes an impurity. Therefore, if the productivity of a predetermined substance is lowered, the impurity content is reduced, and the industrial utility is high. For example, when lignocellulose contained in a plant body is saccharified, the fat and oil component contained in the plant body may adversely affect saccharification efficiency as an impurity. Therefore, if the productivity of fats and oils becomes low, the efficiency of a saccharification process can be improved among manufacturing processes, such as bioalcohol using a plant body.
以下の説明において、生産性を向上又は低減させる物質として油脂を例示して説明するが、本発明の技術的範囲がこれに限定されるものではない。本発明は、植物が生成する物質として油脂以外の物質についても同様に適用される。 In the following description, fats and oils will be exemplified and described as substances that improve or reduce productivity, but the technical scope of the present invention is not limited thereto. The present invention is similarly applied to substances other than fats and oils as substances produced by plants.
ここで、植物体としては、特に限定されず、如何なる植物をも対象とすることができる。特に、従来より油脂の生産に使用される植物を対象とすることが好ましい。対象とする植物としては、例えば、大豆、ごま、オリーブ油、椰子、イネ、綿花、ひまわり、トウモロコシ、サトウキビ、ジャトロファ、パームヤシ、タバコ、べに花及びナタネ等を挙げることができる。また、植物の遺伝子解析におけるモデル生物として広く利用されており、遺伝子発現解析の方法が確立しているシロイヌナズナを対象の植物とすることもできる。 Here, the plant body is not particularly limited, and any plant can be targeted. In particular, it is preferable to target plants conventionally used for the production of fats and oils. Examples of the target plant include soybean, sesame, olive oil, eggplant, rice, cotton, sunflower, corn, sugarcane, jatropha, palm palm, tobacco, beni flower and rapeseed. Moreover, Arabidopsis thaliana, which is widely used as a model organism in gene analysis of plants and has established a method for gene expression analysis, can also be used as a target plant.
また、転写因子のキメラタンパク質が活性として有する転写抑制とは、当該転写因子が認識するcis配列や、そのcis配列と類似する他の転写因子におけるcis配列を認識し、下流の遺伝子発現を積極的に抑制する活性であり、転写抑制因子とも呼べるものである。転写因子のキメラタンパク質が活性として有する転写抑制する手法は、特に限定されないが、特に、リプレッサードメイン配列やSRDX配列を付加したキメラタンパク質(融合タンパク質)を構築する方法が最も好ましい。 In addition, transcriptional repression that the transcription factor chimeric protein has as an activity is to recognize the cis sequence recognized by the transcription factor and cis sequences in other transcription factors similar to the cis sequence, and actively promote downstream gene expression. It can also be called a transcriptional repressing factor. The method for suppressing transcription that the chimeric protein of transcription factor has as an activity is not particularly limited, but the method of constructing a chimeric protein (fusion protein) to which a repressor domain sequence or SRDX sequence is added is most preferable.
この手法においてリプレッサードメイン配列とは、任意の転写因子を転写抑制因子に転換するペプチドを構成するアミノ酸配列であり本発明者らによって種々見出された配列である。リプレッサードメイン配列を使用した方法については、例えば、特開2001−269177公報、特開2001−269178公報、特開2001−292776公報、特開2001−292777公報、特開2001−269176公報、特開2001−269179公報、国際公開第WO03/055903号パンフレット、Ohta, M., Matsui, K., Hiratsu, K., Shinshi, H. and Ohme-Takagi, M., The Plant Cell, Vol.13,1959-1968,August,2001及びHiratsu, K., Ohta, M., Matsui, K., Ohme-Takagi, M., FEBS Letters 514(2002)351-354を参照することができる。リプレッサードメイン配列は、Class II ERF(Ethylene Responsive Element Binding Factor)タンパク質や植物のジンクフィンガータンパク質(Zinc Finger Protein、例えばシロイヌナズナSUPERMANタンパク質等)から切り出されたもので、極めて単純な構造を有している。 In this technique, the repressor domain sequence is an amino acid sequence that constitutes a peptide that converts an arbitrary transcription factor into a transcription repressor, and various sequences found by the present inventors. Regarding the method using the repressor domain sequence, for example, JP 2001-269177 A, JP 2001-269178 A, JP 2001-292767 A, JP 2001-292777 A, JP 2001-269176 A, JP 2001-269179, International Publication No. WO03 / 055903, Ohta, M., Matsui, K., Hiratsu, K., Shinshi, H. and Ohme-Takagi, M., The Plant Cell, Vol.13, 1959 -1968, August, 2001 and Hiratsu, K., Ohta, M., Matsui, K., Ohme-Takagi, M., FEBS Letters 514 (2002) 351-354. The repressor domain sequence is excised from Class II ERF (Ethylene Responsive Element Binding Factor) protein and plant zinc finger protein (Zinc Finger Protein, such as Arabidopsis SUPERMAN protein), and has a very simple structure. .
キメラタンパク質として発現する転写因子としては、表1及び表2に示すように、シロイヌナズナにおけるAGIコードで特定される転写因子を挙げることができる。なお、表1に示した転写因子は、リプレッサードメインとのキメラタンパク質として植物体において発現すると、種子における油脂含量を有意に向上させるものである。一方、表2に示した転写因子は、リプレッサードメインとのキメラタンパク質として植物体において発現すると、種子における油脂含量を有意に減少させるものである。 As shown in Tables 1 and 2, examples of transcription factors expressed as chimeric proteins include transcription factors specified by the AGI code in Arabidopsis thaliana. In addition, when the transcription factor shown in Table 1 is expressed in a plant body as a chimeric protein with a repressor domain, the fat content in seeds is significantly improved. On the other hand, when the transcription factor shown in Table 2 is expressed in a plant as a chimeric protein with a repressor domain, it significantly reduces the oil content in seeds.
また、キメラタンパク質の対象となる転写因子は、表1及び2に示したアミノ酸配列(配列番号1〜158のうちの偶数番号)からなるものに限定されず、当該アミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸配列が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列を含み、且つ、転写促進活性を有するものであっても良い。ここで、複数個のアミノ酸としては、例えば、1から20個、好ましくは1から10個、より好ましくは1から7個、さらに好ましくは1個から5個、特に好ましくは1個から3個を意味する。なお、アミノ酸の欠失、置換若しくは付加は、上記転写因子をコードする塩基配列を、当該技術分野で公知の手法によって改変することによって行うことができる。塩基配列に変異を導入するには、Kunkel法またはGapped duplex法等の公知手法又はこれに準ずる方法により行うことができ、例えば部位特異的突然変異誘発法を利用した変異導入用キット(例えばMutant-KやMutant-G(何れも商品名、TAKARA Bio社製))等を用いて、あるいはLA PCR in vitro Mutagenesisシリーズキット(商品名、TAKARA Bio社製)を用いて変異が導入される。また、変異導入方法としては、EMS(エチルメタンスルホン酸)、5-ブロモウラシル、2-アミノプリン、ヒドロキシルアミン、N-メチル-N’-ニトロ-Nニトロソグアニジン、その他の発ガン性化合物に代表されるような化学的変異剤を使用する方法でも良いし、X線、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、イオンビームに代表されるような放射線処理や紫外線処理による方法でも良い。 In addition, the transcription factor to be a target of the chimeric protein is not limited to the amino acid sequences shown in Tables 1 and 2 (even numbers of SEQ ID NOs: 1 to 158). The amino acid sequence may include a deleted, substituted, added or inserted amino acid sequence, and may have transcription promoting activity. Here, as the plurality of amino acids, for example, 1 to 20, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 7, further preferably 1 to 5, particularly preferably 1 to 3 are used. means. In addition, amino acid deletion, substitution, or addition can be performed by modifying the base sequence encoding the transcription factor by a technique known in the art. Mutation can be introduced into a base sequence by a known method such as Kunkel method or Gapped duplex method or a method according thereto, for example, a mutation introduction kit (for example, Mutant-) using site-directed mutagenesis. Mutations are introduced using K, Mutant-G (both trade names, manufactured by TAKARA Bio) or the like, or using LA PCR in vitro Mutagenesis series kits (trade name, manufactured by TAKARA Bio). In addition, as a method for introducing mutations, EMS (ethyl methanesulfonic acid), 5-bromouracil, 2-aminopurine, hydroxylamine, N-methyl-N'-nitro-N nitrosoguanidine, and other carcinogenic compounds are representative. A method using a chemical mutagen such as that described above may be used, or a method using radiation treatment or ultraviolet treatment represented by X-rays, alpha rays, beta rays, gamma rays and ion beams may be used.
さらに、キメラタンパク質の対象となる転写因子は、表1及び2に示したシロイヌナズナにおける転写因子に限定されず、シロイヌナズナ以外の植物(例えば上述した植物)において同機能を有する転写因子(以下、相同転写因子と称す)が含まれる。これら相同転写因子は、植物ゲノム情報が明らかになっていれば、表1及び2に示したアミノ酸配列或いは各遺伝子の塩基配列に基づいて、検索対象の植物ゲノム情報から検索することができる。このとき、相同転写因子としては、表1及び2に示したアミノ酸配列に対して、例えば70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相同性を有するアミノ酸配列として検索される。ここで、相同性の値は、blastアルゴリズムを実装したコンピュータプログラム及び遺伝子配列情報を格納したデータベースを用いてデフォルトの設定で求められる値を意味する。 Furthermore, the transcription factor to be a target of the chimeric protein is not limited to the transcription factor in Arabidopsis thaliana shown in Tables 1 and 2, but a transcription factor having the same function in plants other than Arabidopsis thaliana (for example, the above-mentioned plants) (hereinafter referred to as homologous transcription). (Referred to as factors). These homologous transcription factors can be searched from the plant genome information to be searched based on the amino acid sequences shown in Tables 1 and 2 or the base sequence of each gene if the plant genome information is known. At this time, the homologous transcription factor has a homology of, for example, 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more with respect to the amino acid sequences shown in Tables 1 and 2. The amino acid sequence is searched. Here, the homology value means a value obtained by default setting using a computer program in which the blast algorithm is implemented and a database storing gene sequence information.
また、植物ゲノム情報が明らかとなっていない場合には、対象となる植物からゲノムを抽出するか或いは対象となる植物のcDNAライブラリーを構築し、表1及び2に示した転写因子をコードする遺伝子の少なくとも一部に対して、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするゲノム領域或いはcDNAを単離することで相同遺伝子を同定することができる。ここで、ストリンジェントな条件とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。ハイブリダイゼーションは、J. Sambrook et al. Molecular Cloning, A Laboratory Manual,2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory(1989)に記載されている方法等、従来公知の方法で行うことができる。 If plant genome information is not clear, extract the genome from the target plant or construct a cDNA library of the target plant and encode the transcription factors shown in Tables 1 and 2 A homologous gene can be identified by isolating a genomic region or cDNA that hybridizes under stringent conditions to at least a part of the gene. Here, stringent conditions refer to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. Hybridization can be performed by a conventionally known method such as the method described in J. Sambrook et al. Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory (1989).
本発明に係る植物体は、上述したような転写因子と機能性ペプチドとのキメラタンパク質を発現させることで、種子における油脂生産量が有意に変動(向上又は減少)するといった特徴を示す。特に、キメラタンパク質とすることで、対象となる転写因子を、転写促進活性を抑制した状態で発現させること、さらに、対象となる転写因子が認識するcis配列と相同性のあるcis配列を認識する転写抑制活性として発現させること、対象となる転写因子が持つ他因子や核酸や脂質や糖質との親和特異性を変化させることで、種子における油脂生産量が有意に変動(向上又は減少)するといった特徴を示す。このとき、上記植物体においては、内因性の転写因子を改変してそのキメラタンパク質を作製してもよいが、キメラタンパク質をコードする遺伝子を導入し、当該遺伝子を発現させても良い。 The plant according to the present invention exhibits the characteristic that the production amount of oil and fat in seeds significantly fluctuates (improves or decreases) by expressing the chimeric protein of the transcription factor and the functional peptide as described above. In particular, by using a chimeric protein, the target transcription factor is expressed in a state in which the transcription promoting activity is suppressed, and the cis sequence that is homologous to the cis sequence recognized by the target transcription factor is recognized. Oil production in the seeds significantly fluctuates (improves or decreases) when expressed as transcriptional repression activity, or by changing the affinity specificity of other transcription factors, nucleic acids, lipids and carbohydrates. It shows the characteristics. At this time, in the above plant body, an endogenous transcription factor may be modified to produce the chimeric protein, but a gene encoding the chimeric protein may be introduced to express the gene.
一例としては、上述したような転写因子と、任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチドとを融合させたキメラタンパク質(融合タンパク質)をコードする遺伝子を対象の植物に導入し、当該キメラタンパク質(融合タンパク質)を植物内で発現させる手法が好ましい。 As an example, a gene encoding a chimeric protein (fusion protein) obtained by fusing a transcription factor as described above and a functional peptide that converts an arbitrary transcription factor into a transcription repressor is introduced into the target plant, A technique for expressing a chimeric protein (fusion protein) in a plant is preferred.
本明細書中で記載する「転写促進活性が抑制された転写因子」とは、特に限定されるものではなく、当該転写因子が本来的に有している転写促進活性が有意に低減した転写因子であることを意味する。また、「任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチド」とは、任意の転写因子と融合してキメラタンパク質となったときに、当該転写因子が本来的に有している転写促進活性が有意に低減した転写因子となる機能を有するペプチドであることを意味する(転写抑制転換ペプチドと称する場合もある)。このような「任意の転写因子を転写抑制因子に転換する機能性ペプチド」、特に限定されないが、なかでもリプレッサードメイン配列やSRDX配列として知られたアミノ酸配列からなるペプチドであることが好ましい。この転写抑制転換ペプチドについては、特開2005−204657号公報に詳述されており、当該公報に開示されたものを全て使用することができる。 The “transcription factor with suppressed transcription promoting activity” described in the present specification is not particularly limited, and a transcription factor having a significantly reduced transcription promoting activity inherent in the transcription factor. It means that. In addition, “functional peptide that converts an arbitrary transcription factor into a transcriptional repressor” refers to a transcriptional promoter inherent in the transcription factor when fused to an arbitrary transcription factor to form a chimeric protein. It means that the peptide has a function of becoming a transcription factor with significantly reduced activity (sometimes referred to as a transcription repressor conversion peptide). Such a “functional peptide that converts an arbitrary transcription factor into a transcriptional repressor” is not particularly limited, but is preferably a peptide consisting of an amino acid sequence known as a repressor domain sequence or SRDX sequence. About this transcription repression conversion peptide, it describes in full detail in Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-204657, All can be used for the thing indicated by the said gazette.
転写抑制転換ペプチドは、例えば次に示す式(1)〜(8)のいずれかで表されるアミノ酸配列を挙げることができる。
(1)X1−Leu−Asp−Leu−X2−Leu−X3
(但し、式中、X1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、X2はAsn又はGluを示し、X3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
(2)Y1−Phe−Asp−Leu−Asn−Y2−Y3
(但し、式中、Y1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、Y2はPhe又はIleを示し、Y3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
Examples of the transcription repressing conversion peptide include amino acid sequences represented by any of the following formulas (1) to (8).
(1) X1-Leu-Asp-Leu-X2-Leu-X3
(In the formula, X1 represents 0 to 10 amino acid residues, X2 represents Asn or Glu, and X3 represents at least 6 amino acid residues.)
(2) Y1-Phe-Asp-Leu-Asn-Y2-Y3
(Wherein, Y1 represents 0 to 10 amino acid residues, Y2 represents Phe or Ile, and Y3 represents at least 6 amino acid residues.)
(3)Z1−Asp−Leu−Z2−Leu−Arg−Leu−Z3
(但し、式中、Z1はLeu、Asp−Leu又はLeu−Asp−Leuを示し、Z2はGlu、Gln又はAspを示し、Z3は0〜10個のアミノ酸残基を示す。)
(4)Asp−Leu−Z4−Leu−Arg−Leu
(但し、式中、Z4はGlu、Gln又はAspを示す。)
(5)α1−Leu−β1−Leu−γ1−Leu
(6)α1−Leu−β1−Leu−γ2−Leu
(7)α1−Leu−β2−Leu−Arg−Leu
(8)α2−Leu−β1−Leu−Arg−Leu
(但し、式(5)〜(8)中、α1はAsp、Asn、Glu、Gln、Thr又はSerを示し、α2はAsn、Glu、Gln、Thr又はSerを示し、β1はAsp、Gln、Asn、Arg、Glu、Thr、Ser又はHisを示し、β2はAsn、Arg、Thr、Ser又はHisを示し、γ1はArg、Gln、Asn、Thr、Ser、His、Lys又はAspを示し、γ2はGln、Asn、Thr、Ser、His、Lys又はAspを示す。)
(3) Z1-Asp-Leu-Z2-Leu-Arg-Leu-Z3
(Wherein, Z1 represents Leu, Asp-Leu or Leu-Asp-Leu, Z2 represents Glu, Gln or Asp, and Z3 represents 0 to 10 amino acid residues.)
(4) Asp-Leu-Z4-Leu-Arg-Leu
(However, in the formula, Z4 represents Glu, Gln or Asp.)
(5) α1-Leu-β1-Leu-γ1-Leu
(6) α1-Leu-β1-Leu-γ2-Leu
(7) α1-Leu-β2-Leu-Arg-Leu
(8) α2-Leu-β1-Leu-Arg-Leu
(In the formulas (5) to (8), α1 represents Asp, Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, α2 represents Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, and β1 represents Asp, Gln, Asn. , Arg, Glu, Thr, Ser or His, β2 represents Asn, Arg, Thr, Ser or His, γ1 represents Arg, Gln, Asn, Thr, Ser, His, Lys or Asp, and γ2 represents Gln , Asn, Thr, Ser, His, Lys or Asp.)
式(1)の転写抑制転換ペプチド
上記式(1)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記X1で表されるアミノ酸残基の数は0〜10個の範囲内であればよい。また、X1で表されるアミノ酸残基を構成する具体的なアミノ酸の種類は特に限定されるものではなく、どのようなものであってもよい。このX1で表されるアミノ酸残基は、式(1)の転写抑制転換ペプチドを合成するときの容易さからみれば、できるだけ短いほうがよい。具体的にX1で表されるアミノ酸残基は、5個以下であることが好ましい。
Transcriptional Repression Conversion Peptide of Formula (1) In the transcriptional repression conversion peptide of the above formula (1), the number of amino acid residues represented by X1 may be in the range of 0 to 10. Moreover, the kind of specific amino acid which comprises the amino acid residue represented by X1 is not specifically limited, What kind of thing may be sufficient. The amino acid residue represented by X1 is preferably as short as possible in view of the ease of synthesizing the transcriptional repression converting peptide of formula (1). Specifically, the number of amino acid residues represented by X1 is preferably 5 or less.
同様に、上記式(1)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記X3で表されるアミノ酸残基の数は少なくとも6個であればよい。また、X3で表されるアミノ酸残基を構成する具体的なアミノ酸の種類は特に限定されるものではなく、どのようなものであってもよい。 Similarly, in the transcription repressor converting peptide of the above formula (1), the number of amino acid residues represented by X3 may be at least 6. Moreover, the kind of specific amino acid which comprises the amino acid residue represented by X3 is not specifically limited, What kind of thing may be sufficient.
式(2)の転写抑制転換ペプチド
上記式(2)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記式(1)の転写抑制転換ペプチドのX1と同様、上記Y1で表されるアミノ酸残基の数は0〜10個の範囲内であればよい。また、Y1で表されるアミノ酸残基を構成する具体的なアミノ酸の種類は特に限定されるものではなく、どのようなものであってもよい。具体的にY1で表されるアミノ酸残基は、5個以下であることが好ましい。
Transcriptional Repression Converting Peptide of Formula (2) In the transcriptional repression converting peptide of the above formula (2), the number of amino acid residues represented by Y1 is 0, similar to X1 of the transcriptional repression converting peptide of the above formula (1). It may be in the range of -10. Moreover, the kind of specific amino acid which comprises the amino acid residue represented by Y1 is not specifically limited, What kind of thing may be sufficient. Specifically, the number of amino acid residues represented by Y1 is preferably 5 or less.
同様に、上記式(2)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記式(1)の転写抑制転換ペプチドのX3と同様、上記Y3で表されるアミノ酸残基の数は少なくとも6個であればよい。また、Y3で表されるアミノ酸残基を構成する具体的なアミノ酸の種類は特に限定されるものではく、どのようなものであってもよい。 Similarly, in the transcription repressor converting peptide of the above formula (2), the number of amino acid residues represented by Y3 may be at least 6 as in the case of X3 of the transcription repressing converting peptide of the above formula (1). . Moreover, the specific kind of amino acid which comprises the amino acid residue represented by Y3 is not specifically limited, What kind of thing may be sufficient.
式(3)の転写抑制転換ペプチド
上記式(3)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記Z1で表されるアミノ酸残基は、1〜3個の範囲内でLeuを含むものとなっている。アミノ酸1個の場合は、Leuであり、アミノ酸2個の場合は、Asp−Leuとなっており、アミノ酸3個の場合はLeu−Asp−Leuとなっている。
Transcriptional Repression Conversion Peptide of Formula (3) In the transcriptional repression conversion peptide of the above formula (3), the amino acid residue represented by Z1 contains Leu within a range of 1 to 3. The case of 1 amino acid is Leu, the case of 2 amino acids is Asp-Leu, and the case of 3 amino acids is Leu-Asp-Leu.
一方、上記式(3)の転写抑制転換ペプチドにおいては、上記Z3で表されるアミノ酸残基の数は0〜10個の範囲内であればよい。また、Z3で表されるアミノ酸残基を構成する具体的なアミノ酸の種類は特に限定されるものではなく、どのようなものであってもよい。具体的にZ3で表されるアミノ酸残基は、5個以下であることがより好ましい。Z3で表されるアミノ酸残基の具体的な例としては、Gly、Gly−Phe−Phe、Gly−Phe−Ala、Gly−Tyr−Tyr、Ala−Ala−Ala等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。 On the other hand, in the transcriptional repression converting peptide of the above formula (3), the number of amino acid residues represented by Z3 may be in the range of 0-10. Moreover, the kind of specific amino acid which comprises the amino acid residue represented by Z3 is not specifically limited, What kind of thing may be sufficient. Specifically, the number of amino acid residues represented by Z3 is more preferably 5 or less. Specific examples of the amino acid residue represented by Z3 include Gly, Gly-Phe-Phe, Gly-Phe-Ala, Gly-Tyr-Tyr, Ala-Ala-Ala and the like. It is not limited.
また、この式(3)で表される転写抑制転換ペプチド全体のアミノ酸残基の数は、特に限定されるものではないが、合成するときの容易さからみれば、20アミノ酸以下であることが好ましい。 In addition, the number of amino acid residues in the entire transcriptional repressor conversion peptide represented by the formula (3) is not particularly limited, but from the viewpoint of ease of synthesis, it may be 20 amino acids or less. preferable.
式(4)の転写抑制転換ペプチド
上記式(4)の転写抑制転換ペプチドは、6個のアミノ酸残基からなるヘキサマー(6mer)である。なお、上記式(4)の転写抑制転換ペプチドにおいてZ4で表されるアミノ酸残基がGluの場合のアミノ酸配列は、シロイヌナズナSUPERMANタンパク質(SUPタンパク質)の196〜201番目のアミノ酸配列に相当している。
Transcriptional Repression Conversion Peptide of Formula (4) The transcriptional repression conversion peptide of the above formula (4) is a hexamer (6mer) composed of 6 amino acid residues. The amino acid sequence in the case where the amino acid residue represented by Z4 is Glu in the transcriptional repression converting peptide of the above formula (4) corresponds to the 196th to 201st amino acid sequence of Arabidopsis SUPERMAN protein (SUP protein). .
以上で説明した各種転写抑制転換ペプチドは、上述した転写因子と融合してキメラタンパク質(融合タンパク質)とすることにより、当該転写因子の特性を改変することができる。具体的には、上述した転写因子と融合してキメラタンパク質(融合タンパク質)とすることにより、転写因子を転写抑制因子や負の転写共役因子に改変することができる。さらには、ドミナントでない転写抑制因子をドミナント型転写抑制因子にすることも可能である。 The various transcription repressor converting peptides described above can be modified with the transcription factors described above to form chimeric proteins (fusion proteins). Specifically, a transcription factor can be modified into a transcriptional repression factor or a negative transcription coupling factor by fusing with the transcription factor described above to form a chimeric protein (fusion protein). Furthermore, a transcriptional repressing factor that is not dominant can be used as a dominant type transcriptional repressing factor.
また、上記転写抑制転換ペプチドをコードするポリヌクレオチドを用いて、転写因子をコードする遺伝子との融合遺伝子を得れば、キメラタンパク質(融合タンパク質)を生産させることができる。具体的には、上記転写抑制転換ペプチドをコードするポリヌクレオチド(転写抑制転換ポリヌクレオチドと称す)と上記転写因子をコードする遺伝子とを連結することにより融合遺伝子を構築して、植物細胞に導入する。これによりキメラタンパク質(融合タンパク質)を生産させることができる。上記転写抑制転換ポリヌクレオチドの具体的な塩基配列は特に限定されるものではなく、遺伝暗号に基づいて、上記転写抑制転換ペプチドのアミノ酸配列に対応する塩基配列を含んでいればよい。また、必要に応じて、上記転写抑制転換ポリヌクレオチドは、転写因子遺伝子と連結するための連結部位となる塩基配列を含んでいてもよい。さらに、上記転写抑制転換ポリヌクレオチドのアミノ酸読み枠と、転写因子の遺伝子の読み枠とが一致しないような場合に、これらを一致させるための付加的な塩基配列を含んでいてもよい。さらにまた、転写因子と転写抑制転換ペプチドとの間をつなぐためのリンカー機能を有するポリペプチドや、HisやMyc、Flag等のようにキメラタンパク質(融合タンパク質)をエピトープ標識するためのポリペプチド等、各種の付加的なポリペプチドが含まれていてもよい。さらに上記キメラタンパク質(融合タンパク質)には、必要に応じて、ポリペプチド以外の構造、例えば、糖鎖やイソプレノイド基等が含まれていてもよい。 Moreover, a chimeric protein (fusion protein) can be produced by obtaining a fusion gene with a gene encoding a transcription factor using the polynucleotide encoding the transcription repressor conversion peptide. Specifically, a fusion gene is constructed by linking a polynucleotide encoding the transcription repressing conversion peptide (referred to as a transcription repressing conversion polynucleotide) and a gene encoding the transcription factor, and introducing the gene into a plant cell. . Thereby, a chimeric protein (fusion protein) can be produced. The specific base sequence of the transcriptional repression conversion polynucleotide is not particularly limited, and may include a base sequence corresponding to the amino acid sequence of the transcriptional repression conversion peptide based on the genetic code. In addition, if necessary, the transcriptional repression conversion polynucleotide may include a base sequence serving as a linking site for linking with a transcription factor gene. Furthermore, when the amino acid reading frame of the transcription repressor conversion polynucleotide does not match the reading frame of the transcription factor gene, an additional base sequence for matching them may be included. Furthermore, a polypeptide having a linker function for connecting between a transcription factor and a transcription repressor conversion peptide, a polypeptide for epitope-labeling a chimeric protein (fusion protein) such as His, Myc, Flag, etc. Various additional polypeptides may be included. Furthermore, the chimeric protein (fusion protein) may contain a structure other than the polypeptide, such as a sugar chain or an isoprenoid group, as necessary.
植物体を製造する方法は、上述した転写因子と転写抑制転換ペプチドとのキメラタンパク質を植物体で生産させる過程を含んでいれば特に限定されるものではないが、例えば、発現ベクター構築工程、形質転換工程、選抜工程等の工程を含む製造法方法として挙げることができる。以下、各工程について具体的に説明する。 The method for producing a plant body is not particularly limited as long as it includes a process for producing a chimeric protein of the above-described transcription factor and transcription repressor conversion peptide in the plant body. It can mention as a manufacturing method method including processes, such as a conversion process and a selection process. Hereinafter, each step will be specifically described.
発現ベクター構築工程
発現ベクター構築工程は、上述した転写因子をコードする遺伝子と転写抑制転換ポリヌクレオチドと、プロモーターとを含む組換え発現ベクターを構築する工程であれば特に限定されるものではない。組換え発現ベクターの母体となるベクターとしては、従来公知の種々のベクターを用いることができる。例えば、プラスミド、ファージ、またはコスミド等を用いることができ、導入される植物細胞や導入方法に応じて適宜選択することができる。具体的には、例えば、pBR322、pBR325、pUC19、pUC119、pBluescript、pBluescriptSK、pBI系のベクター等を挙げることができる。特に、植物体へのベクターの導入法がアグロバクテリウムを用いる方法である場合には、pBI系のバイナリーベクターを用いることが好ましい。pBI系のバイナリーベクターとしては、具体的には、例えば、pBIG、pBIN19、pBI101、pBI121、pBI221等を挙げることができる。
Expression Vector Construction Step The expression vector construction step is not particularly limited as long as it is a step for constructing a recombinant expression vector containing the above-described gene encoding a transcription factor, a transcriptional repression conversion polynucleotide, and a promoter. Various vectors known in the art can be used as a base vector for the recombinant expression vector. For example, a plasmid, phage, cosmid or the like can be used, and can be appropriately selected according to the plant cell to be introduced and the introduction method. Specific examples include pBR322, pBR325, pUC19, pUC119, pBluescript, pBluescriptSK, and pBI vectors. In particular, when the method for introducing a vector into a plant is a method using Agrobacterium, it is preferable to use a pBI binary vector. Specific examples of the pBI binary vector include pBIG, pBIN19, pBI101, pBI121, pBI221, and the like.
プロモーターは、植物体内で遺伝子を発現させることが可能なプロモーターであれば特に限定されるものではなく、公知のプロモーターを好適に用いることができる。かかるプロモーターとしては、例えば、カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーター(CaMV35S)、各種アクチン遺伝子プロモーター、各種ユビキチン遺伝子プロモーター、ノパリン合成酵素遺伝子のプロモーター、タバコのPR1a遺伝子プロモーター、トマトのリブロース1,5−二リン酸カルボキシラーゼ・オキシダーゼ小サブユニット遺伝子プロモーター、ナピン遺伝子プロモーター、オレオシン遺伝子プロモーター等を挙げることができる。この中でも、カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーター、アクチン遺伝子プロモーター又はユビキチン遺伝子プロモーターをより好ましく用いることができる。上記各プロモーターを用いれば、植物細胞内に導入されたときに任意の遺伝子を強く発現させることが可能となる。プロモーターは、転写因子や転写共役因子をコードする遺伝子と転写抑制転換ポリヌクレオチドとを連結した融合遺伝子を発現しうるように連結され、ベクター内に導入されていればよく、組換え発現ベクターとしての具体的な構造は特に限定されるものではない。 The promoter is not particularly limited as long as it is a promoter capable of expressing a gene in a plant body, and a known promoter can be suitably used. Examples of such promoters include cauliflower mosaic virus 35S promoter (CaMV35S), various actin gene promoters, various ubiquitin gene promoters, nopaline synthase gene promoter, tobacco PR1a gene promoter, tomato ribulose 1,5-diphosphate carboxylase Oxidase small subunit gene promoter, napin gene promoter, oleosin gene promoter and the like. Among these, cauliflower mosaic virus 35S promoter, actin gene promoter, or ubiquitin gene promoter can be more preferably used. When each of the above promoters is used, any gene can be strongly expressed when introduced into a plant cell. The promoter may be linked so that it can express a fusion gene in which a gene encoding a transcription factor or transcription coupling factor and a transcriptional repression-converting polynucleotide are linked, and introduced into the vector. The specific structure is not particularly limited.
なお、組換え発現ベクターは、プロモーター及び上記融合遺伝子に加えて、さらに他のDNAセグメントを含んでいてもよい。当該他のDNAセグメントは特に限定されるものではないが、ターミネーター、選別マーカー、エンハンサー、翻訳効率を高めるための塩基配列等を挙げることができる。また、上記組換え発現ベクターは、さらにT−DNA領域を有していてもよい。T−DNA領域は特にアグロバクテリウムを用いて上記組換え発現ベクターを植物体に導入する場合に遺伝子導入の効率を高めることができる。 The recombinant expression vector may further contain other DNA segments in addition to the promoter and the fusion gene. The other DNA segment is not particularly limited, and examples thereof include a terminator, a selection marker, an enhancer, and a base sequence for improving translation efficiency. The recombinant expression vector may further have a T-DNA region. The T-DNA region can increase the efficiency of gene transfer particularly when Agrobacterium is used to introduce the recombinant expression vector into a plant body.
転写ターミネーターは転写終結部位としての機能を有していれば特に限定されるものではなく、公知のものであってもよい。例えば、具体的には、ノパリン合成酵素遺伝子の転写終結領域(Nosターミネーター)、カリフラワーモザイクウイルス35Sの転写終結領域(CaMV35Sターミネーター)等を好ましく用いることができる。この中でもNosターミネーターをより好ましく用いることできる。上記組換えベクターにおいては、転写ターミネーターを適当な位置に配置することにより、植物細胞に導入された後に、不必要に長い転写物を合成したり、強力なプロモーターがプラスミドのコピー数を減少させたりするような現象の発生を防止することができる。 The transcription terminator is not particularly limited as long as it has a function as a transcription termination site, and may be a known one. For example, specifically, the transcription termination region (Nos terminator) of the nopaline synthase gene, the transcription termination region of the cauliflower mosaic virus 35S (CaMV35S terminator) and the like can be preferably used. Of these, the Nos terminator can be more preferably used. In the above recombinant vector, by placing the transcription terminator at an appropriate position, after being introduced into the plant cell, an unnecessarily long transcript is synthesized, or a strong promoter reduces the copy number of the plasmid. Occurrence of such a phenomenon can be prevented.
形質転換体選別マーカーとしては、例えば薬剤耐性遺伝子を用いることができる。かかる薬剤耐性遺伝子の具体的な一例としては、例えば、ハイグロマイシン、ブレオマイシン、カナマイシン、ゲンタマイシン、クロラムフェニコール等に対する薬剤耐性遺伝子を挙げることができる。これにより、上記抗生物質を含む培地中で生育する植物体を選択することによって、形質転換された植物体を容易に選別することができる。 As a transformant selection marker, for example, a drug resistance gene can be used. Specific examples of such drug resistance genes include drug resistance genes for hygromycin, bleomycin, kanamycin, gentamicin, chloramphenicol and the like. Thereby, the transformed plant body can be easily selected by selecting the plant body growing in the medium containing the antibiotic.
翻訳効率を高めるための塩基配列としては、例えばタバコモザイクウイルス由来のomega配列を挙げることができる。このomega配列をプロモーターの非翻訳領域(5’UTR)に配置させることによって、上記融合遺伝子の翻訳効率を高めることができる。このように、上記組換え発現ベクターには、その目的に応じて、さまざまなDNAセグメントを含ませることができる。 Examples of the base sequence for increasing the translation efficiency include an omega sequence derived from tobacco mosaic virus. By placing this omega sequence in the untranslated region (5′UTR) of the promoter, the translation efficiency of the fusion gene can be increased. As described above, the recombinant expression vector can contain various DNA segments depending on the purpose.
組換え発現ベクターの構築方法についても特に限定されるものではなく、適宜選択された母体となるベクターに、上記プロモーター、転写因子をコードする遺伝子、および転写抑制転換ポリヌクレオチド、並びに必要に応じて上記他のDNAセグメントを所定の順序となるように導入すればよい。例えば、転写因子をコードする遺伝子と転写抑制転換ポリヌクレオチドとを連結して融合遺伝子を構築し、次に、この融合遺伝子とプロモーターと(必要に応じて転写ターミネーター等)とを連結して発現カセットを構築し、これをベクターに導入すればよい。 The method for constructing the recombinant expression vector is not particularly limited, and the promoter, the gene encoding the transcription factor, the transcription repressor conversion polynucleotide, and, if necessary, the above-described vector as a base vector appropriately selected. Other DNA segments may be introduced in a predetermined order. For example, a fusion gene is constructed by linking a gene encoding a transcription factor and a transcription repressor conversion polynucleotide, and then the fusion gene and a promoter (such as a transcription terminator, if necessary) are linked to an expression cassette. May be constructed and introduced into a vector.
キメラ遺伝子(融合遺伝子)の構築および発現カセットの構築では、例えば、各DNAセグメントの切断部位を互いに相補的な突出末端としておき、ライゲーション酵素で反応させることで、当該DNAセグメントの順序を規定することが可能となる。なお、発現カセットにターミネーターが含まれる場合には、上流から、プロモーター、上記キメラ遺伝子、ターミネーターの順となっていればよい。また、組換え発現ベクターを構築するための試薬類、すなわち制限酵素やライゲーション酵素等の種類についても特に限定されるものではなく、市販のものを適宜選択して用いればよい。 In the construction of the chimeric gene (fusion gene) and the expression cassette, for example, the cleavage site of each DNA segment is set as a complementary protruding end and the order of the DNA segment is defined by reacting with a ligation enzyme. Is possible. When the terminator is included in the expression cassette, the promoter, the chimeric gene, and the terminator may be in order from the upstream. Further, the types of reagents for constructing the recombinant expression vector, that is, the types of restriction enzymes and ligation enzymes are not particularly limited, and commercially available ones may be appropriately selected and used.
また、上記組換え発現ベクターの増殖方法(生産方法)も特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。一般的には大腸菌をホストとして当該大腸菌内で増殖させればよい。このとき、ベクターの種類に応じて、好ましい大腸菌の種類を選択してもよい。 Moreover, the propagation method (production method) of the recombinant expression vector is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. In general, Escherichia coli may be used as a host and propagated in the E. coli. At this time, a preferred E. coli type may be selected according to the type of vector.
形質転換工程
本発明において行われる形質転換工程は、上述した融合遺伝子を発現させるように、上述した組換え発現ベクターを用いて植物細胞に導入する工程である。組換え発現ベクターを用いて植物細胞に導入する方法(形質転換方法)は特に限定されるものではなく、植物細胞に応じた適切な従来公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、アグロバクテリウムを用いる方法や直接植物細胞に導入する方法を用いることができる。アグロバクテリウムを用いる方法としては、例えば、Bechtold, E., Ellis, J. and Pelletier, G. (1993) In Planta Agrobacterium-mediated gene transfer by infiltration of adult Arabidopsis plants. C.R. Acad. Sci. Paris Sci. Vie, 316, 1194-1199. あるいは、Zyprian E, Kado Cl, Agrobacterium-mediated plant transformation by novel mini-T vectors in conjunction with a high-copy vir region helper plasmid. Plant Molecular Biology, 1990, 15(2), 245-256.に記載された方法を用いることができる。
Transformation step The transformation step performed in the present invention is a step of introducing a plant cell using the above-described recombinant expression vector so as to express the above-described fusion gene. A method (transformation method) for introducing a recombinant expression vector into a plant cell is not particularly limited, and any conventionally known method suitable for the plant cell can be used. Specifically, for example, a method using Agrobacterium or a method of directly introducing into plant cells can be used. Examples of methods using Agrobacterium include Bechtold, E., Ellis, J. and Pelletier, G. (1993) In Planta Agrobacterium-mediated gene transfer by infiltration of adult Arabidopsis plants. CR Acad. Sci. Paris Sci. Vie, 316, 1194-1199. Or Zyprian E, Kado Cl, Agrobacterium-mediated plant transformation by novel mini-T vectors in conjunction with a high-copy vir region helper plasmid.Plant Molecular Biology, 1990, 15 (2), The method described in 245-256 can be used.
組換え発現ベクターと対象となる遺伝子を含んだDNAを直接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(電気穿孔法)、ポリエチレングリコール法、パーティクルガン法、プロトプラスト融合法、リン酸カルシウム法等を用いることができる。 Examples of methods for directly introducing a recombinant expression vector and DNA containing the gene of interest into plant cells include microinjection, electroporation (electroporation), polyethylene glycol, particle gun, and protoplast fusion. Method, calcium phosphate method and the like can be used.
また、DNAを直接植物細胞に導入する方法を採るなら、対象とする遺伝子の発現に必要な転写ユニット、例えプロモーターや転写ターミネーターと、対象とする遺伝子を含んだDNAあれば十分であり、ベクター機能が必須ではない。さらに、転写ユニットを有さない対象とする遺伝子のタンパク質コード領域のみを含むDNAであっても、宿主の転写ユニット内にインテグレートし、対象となる遺伝子を発現することができればよい。 In addition, if the method of introducing DNA directly into plant cells is adopted, a transcription unit necessary for expression of the target gene, such as a promoter or transcription terminator, and DNA containing the target gene are sufficient, and the vector function Is not mandatory. Furthermore, even if it is DNA which contains only the protein coding region of the gene of interest which does not have a transcription unit, it can be integrated into the transcription unit of the host to express the gene of interest.
上記組換え発現ベクターと対象となる遺伝子を含んだDNAや、発現ベクターを含まず対象となる遺伝子DNAを含んだDNAが導入される植物細胞としては、例えば、花、葉、根等の植物器官における各組織の細胞、カルス、懸濁培養細胞等を挙げることができる。ここで、本発明にかかる植物体の生産方法においては、上記組換え発現ベクターは、生産しようとする種類の植物体に合わせて適切なものを適宜構築してもよいが、汎用的な組換え発現ベクターを予め構築しておき、それを植物細胞に導入してもよい。すなわち、本発明に係る植物体の製造方法においては、上述した組換え発現ベクターを用いた形質転換用DNAの構築工程が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。 Examples of plant cells into which the above recombinant expression vector and the DNA containing the gene of interest and the DNA containing the gene DNA of interest and not containing the expression vector are introduced include, for example, plant organs such as flowers, leaves, and roots Cell, callus, suspension culture cell and the like of each tissue. Here, in the method for producing a plant according to the present invention, the recombinant expression vector may be appropriately constructed according to the type of plant to be produced. An expression vector may be constructed in advance and introduced into plant cells. That is, the method for producing a plant according to the present invention may or may not include a transformation DNA construction step using the above-described recombinant expression vector.
その他の工程、その他の方法
本発明に係る植物体の製造方法においては、上記形質転換工程が含まれていればよく、さらに上記組換え発現ベクターを用いた形質転換用DNAの構築工程が含まれていてもよいが、さらに他の工程が含まれていてもよい。具体的には、形質転換後の植物体から適切な形質転換体を選抜する選抜工程等を挙げることができる。
Other Steps and Other Methods In the method for producing a plant according to the present invention, it is sufficient if the transformation step is included, and further, a step for constructing a transformation DNA using the recombinant expression vector is included. However, other steps may be included. Specifically, the selection process etc. which select an appropriate transformant from the plant body after transformation can be mentioned.
選抜の方法は特に限定されるものではなく、例えば、ハイグロマイシン耐性等の薬剤耐性を基準として選抜してもよいし、形質転換体を育成した後に、植物体の種子を採取し、種子における油脂含量に基づいて選抜してもよい。例えば、油脂含量に基づいて選抜する例としては、植物体の種子を採取し、その後、定法に従って種子における油脂含量を測定し、形質転換していない植物体の種子における油脂含量と比較する方法を挙げることができる(後述の実施例参照)。 The selection method is not particularly limited. For example, selection may be performed based on drug resistance such as hygromycin resistance, and after growing the transformant, the seed of the plant is collected, and the fat and oil in the seed is collected. You may select based on content. For example, as an example of selection based on the fat and oil content, a method of collecting plant seeds, measuring the fat and oil content in the seeds according to a conventional method, and comparing with the fat and oil content in the seeds of non-transformed plant bodies. (See the examples below).
本発明に係る植物体の製造方法では、上記融合遺伝子を植物体に導入するため、該植物体から、有性生殖または無性生殖により油脂含有量が有意に向上した子孫を得ることが可能となる。また、該植物体やその子孫から植物細胞や、種子、果実、株、カルス、塊茎、切穂、塊等の繁殖材料を得て、これらを基に該植物体を量産することも可能となる。したがって、本発明に係る植物体の製造方法では、選抜後の植物体を繁殖させる繁殖工程(量産工程)が含まれていてもよい。 In the method for producing a plant according to the present invention, since the fusion gene is introduced into the plant, it is possible to obtain offspring from which the oil content is significantly improved by sexual reproduction or asexual reproduction. Become. It is also possible to obtain propagation materials such as plant cells, seeds, fruits, strains, calluses, tubers, cut ears, lumps, etc. from the plants and their progeny, and mass-produce the plants based on these. . Therefore, the method for producing a plant according to the present invention may include a breeding process (mass production process) for breeding the selected plant.
なお、本発明における植物体とは、成育した植物個体、植物細胞、植物組織、カルス、種子の少なくとも何れかが含まれる。つまり、本発明では、最終的に植物個体まで成育させることができる状態のものであれば、全て植物体とみなす。また、上記植物細胞には、種々の形態の植物細胞が含まれる。かかる植物細胞としては、例えば、懸濁培養細胞、プロトプラスト、葉の切片等が含まれる。これらの植物細胞を増殖・分化させることにより植物体を得ることができる。なお、植物細胞からの植物体の再生は、植物細胞の種類に応じて、従来公知の方法を用いて行うことができる。したがって、本発明に係る植物体の製造方法では、植物細胞等から植物体を再生させる再生工程が含まれていてもよい。 The plant body in the present invention includes at least one of a grown plant individual, a plant cell, a plant tissue, a callus, and a seed. That is, in this invention, if it is a state which can be made to grow finally to a plant individual, all will be considered as a plant body. The plant cells include various forms of plant cells. Such plant cells include, for example, suspension culture cells, protoplasts, leaf sections and the like. Plants can be obtained by growing and differentiating these plant cells. In addition, the reproduction | regeneration of the plant body from a plant cell can be performed using a conventionally well-known method according to the kind of plant cell. Therefore, the method for producing a plant according to the present invention may include a regeneration step for regenerating the plant from plant cells or the like.
また、本発明に係る植物体の生産方法は、組換え発現ベクターで形質転換する方法に限定されるものではなく、他の方法を用いてもよい。具体的には、例えば、上記キメラタンパク質(融合タンパク質)そのものを植物体に投与してもよい。この場合、最終的に利用する植物体の部位において油脂含有量を向上できるように、若年期の植物体にキメラタンパク質(融合タンパク質)を投与すればよい。またキメラタンパク質(融合タンパク質)の投与方法も特に限定されるものではなく、公知の各種方法を用いればよい。 Moreover, the production method of the plant body which concerns on this invention is not limited to the method of transforming with a recombinant expression vector, You may use another method. Specifically, for example, the chimeric protein (fusion protein) itself may be administered to a plant body. In this case, the chimeric protein (fusion protein) may be administered to the young plant so that the fat content can be improved at the site of the plant finally used. Also, the administration method of the chimeric protein (fusion protein) is not particularly limited, and various known methods may be used.
以上説明したように、本発明によれば、所定の転写因子と上記機能性ペプチドとのキメラタンパク質を発現させることで、野生型の植物体と比較して、物質生産性が変動(向上又は減少)した植物体を提供することができる。植物体に上記キメラタンパク質を発現させると、対象となる転写因子の転写促進活性が抑制される場合もあり、或いは対象となる転写因子が認識するcis配列の相同配列に対する転写抑制効果を示す場合もある。さらに、キメラタンパク質は、対象となる転写因子や転写共役因子に対して親和性を有する他の因子、DNA、RNA、脂質又は糖質に対して当該親和特異性を変化させるように作用する場合もあり、或いは対象となる転写因子に対して親和性の無い物質に対して親和性を向上させるように作用する場合もある。本発明に係る植物体においては、キメラタンパク質の対象となる転写因子、当該転写因子が認識するcis配列と相同性のあるcis配列を認識する転写因子、キメラタンパク質の対象となる転写因子と相同性のある転写因子、キメラタンパク質の対象となる転写因子に対して親和性を有する他の因子等も同様に植物体に発現しているものの、上述したキメラタンパク質の作用効果により、ドミナントネガティブに制御対象の遺伝子発現を抑制することができる。これにより、本発明に係る植物体においては、植植物の生育に関連する遺伝子群の発現レベル、並びに油脂生産に関連する遺伝子群及び/又は生産された油脂の分解に関連する遺伝子群の発現レベルが変化し、その結果、油脂含有量が有意に変動すると考えられる。 As described above, according to the present invention, by expressing a chimeric protein of a predetermined transcription factor and the above functional peptide, substance productivity varies (improves or decreases) compared to a wild-type plant body. ) Plant bodies can be provided. When the chimeric protein is expressed in a plant body, the transcription promoting activity of the target transcription factor may be suppressed, or the transcriptional inhibitory effect on the homologous sequence of the cis sequence recognized by the target transcription factor may be exhibited. is there. Furthermore, the chimeric protein may act to change the affinity specificity for other factors, DNA, RNA, lipids or carbohydrates that have affinity for the transcription factor or transcription coupling factor of interest. In some cases, it may act to improve the affinity for a substance having no affinity for the transcription factor of interest. In the plant according to the present invention, a transcription factor that is a target of the chimeric protein, a transcription factor that recognizes a cis sequence that is homologous to the cis sequence recognized by the transcription factor, and a homology with the transcription factor that is the target of the chimeric protein Although other transcription factors and other factors having affinity for the target transcription factor of the chimeric protein are also expressed in the plant body, the target is controlled to be dominant negative due to the effect of the chimeric protein described above. Gene expression can be suppressed. Thereby, in the plant body according to the present invention, the expression level of the gene group related to the growth of the plant plant and the expression level of the gene group related to the fat production and / or the gene group related to the degradation of the produced fat. As a result, it is considered that the fat content changes significantly.
ここで油脂含有量が有意に変動するとは、野生型と比較して一粒あたりの種子質量に変化はないが油脂量が向上した場合と、野生型と比較して一粒あたりの種子質量が有意に大若しくは小となり油脂量が向上した場合、野性型と比較して種子中の油脂含量が向上又は減少した場合のいずれかを意味する。いずれの場合であっても、植物一個体が生産する油脂量が変動したこととなる。 Here, the fat and oil content varies significantly, but there is no change in the seed mass per grain compared to the wild type, but the seed mass per grain compared to the wild type when the fat content is improved. When it becomes significantly large or small and the amount of fats and oils is improved, it means either when the fats and oils content in seeds is improved or decreased as compared with the wild type. In either case, the amount of oil and fat produced by a single plant varies.
より具体的に、表1に示した転写因子のキメラタンパク質を発現させた場合、植物体は、油脂含量が向上することとなる。本発明に係る植物体のなかで、油脂含量が増加するものについては、植物由来の油性の製造方法に利用することができる。例えば、本発明に係る植物体を成長させて種子を採取し、採取した種子から油脂成分を回収することで油脂を製造することができる。特に本発明に係る植物体を利用した油脂の製造方法は、植物一個体における油脂含有量が高いため生産性に優れた方法であるといえる。換言すると、単位耕地面積あたりの栽培個体数が一定であると仮定すると、本発明に係る植物体を利用することによって単位耕地面積あたりから製造する油脂量が大幅に向上することとなる。したがって、本発明に係る植物体を利用することによって油脂生産に要する製造コストを大幅に削減することができる。 More specifically, when the chimeric protein of the transcription factor shown in Table 1 is expressed, the plant body has an improved fat content. Among the plants according to the present invention, those having an increased fat content can be used in a plant-derived oily production method. For example, fats and oils can be produced by growing a plant according to the present invention, collecting seeds, and collecting oil and fat components from the collected seeds. In particular, the method for producing fats and oils using the plant according to the present invention can be said to be a method with excellent productivity because the fat content in a single plant is high. In other words, assuming that the number of cultivated individuals per unit cultivated land area is constant, the amount of fats and oils produced from per unit cultivated land area is greatly improved by using the plant according to the present invention. Therefore, the manufacturing cost required for oil production can be significantly reduced by using the plant according to the present invention.
さらに本発明に係る植物体を利用した油脂の製造方法は、単位重量あたりの種子における油脂含有量が高いため生産性に優れた方法であると言える。なお、本発明に係る植物体を利用した油脂の製造方法において、製造対象の油脂としては、特に限定されず、例えば、大豆油、ごま油、オリーブ油、椰子油、米油、綿実油、ひまわり油、コーン油、べに花油及び菜種油等の植物由来の油脂を例示することができる。また、製造した油脂は、家庭用途や工業用途に広く利用することができ、更にはバイオディーゼル燃料の原料としても使用することができる。すなわち、本発明に係る植物体を利用することによって、上述した家庭用途又は工業用途の油脂や、バイオディーゼル燃料等を低コストに製造することができる。 Furthermore, it can be said that the method for producing fats and oils using the plant according to the present invention is a method that is excellent in productivity because the fat content in seeds per unit weight is high. In the method for producing fats and oils using the plant according to the present invention, the fats and oils to be produced are not particularly limited. For example, soybean oil, sesame oil, olive oil, coconut oil, rice oil, cottonseed oil, sunflower oil, corn Examples thereof include oils derived from plants such as oil, benflower oil and rapeseed oil. Moreover, the manufactured fats and oils can be widely used for household use and industrial use, and can also be used as a raw material for biodiesel fuel. That is, by using the plant body according to the present invention, the above-described fats and oils for home use or industrial use, biodiesel fuel, and the like can be produced at low cost.
一方、表2に示した転写因子のキメラタンパク質を発現させた場合、植物体は、油脂含量が減少することとなる。本発明に係る植物体のなかで、油脂含量が減少するものについては、植物に含まれるリグノセルロースを利用したバイオアルコールの製造方法に利用することができる。すんわち、リグノセルロースを糖化する工程において不純物となる油脂成分が低いため、糖化効率に優れ、且つ、不純物含量の少ないバイオアルコールを製造することができる。 On the other hand, when the chimeric protein of the transcription factor shown in Table 2 is expressed, the plant body has a reduced fat content. Among the plants according to the present invention, those having a reduced fat content can be used in a method for producing a bioalcohol using lignocellulose contained in a plant. That is, since the fat component which becomes an impurity in the process of saccharifying lignocellulose is low, a bioalcohol having excellent saccharification efficiency and low impurity content can be produced.
At5g22380について
上述したように、表1に示した転写因子は、リプレッサードメインとのキメラタンパク質として植物体において発現すると、種子における油脂含量を有意に向上させるものであり、表2に示した転写因子は、リプレッサードメインとのキメラタンパク質として植物体において発現すると、種子における油脂含量を有意に減少させるものである。よって、表1に示した転写因子を、リプレッサードメインを有しない本来のかたちで植物体に導入すると、種子における油脂含量を有意に減少させる蓋然性が高い。また、表2に示したリプレッサードメインを有しない本来のかたちで植物体に導入すると、種子における油脂含量を有意に向上させる蓋然性が高い。ここで、各転写因子は、上述した『発現ベクター構築工程』、『形質転換工程』及び『その他の工程、その他の方法』の欄で説明した技術を適用すればよい。
As described above for At5g22380, the transcription factor shown in Table 1 significantly improves the oil content in seeds when expressed in a plant as a chimeric protein with a repressor domain. The transcription factor shown in Table 2 When expressed in a plant as a chimeric protein with a repressor domain, the oil content in seeds is significantly reduced. Therefore, when the transcription factor shown in Table 1 is introduced into a plant body in an original form having no repressor domain, there is a high probability of significantly reducing the fat content in seeds. Moreover, when it introduce | transduces into a plant body in the original form which does not have the repressor domain shown in Table 2, the probability that the fats and oils content in a seed will improve significantly is high. Here, the technology described in the columns of “expression vector construction step”, “transformation step” and “other steps and other methods” described above may be applied to each transcription factor.
特に、表2に示した転写因子の中でAt5g22380は、後述する実施例において実証されたように、リプレッサードメインとのキメラタンパク質として植物体で発現すると種子における油脂含量が有意に減少するが、リプレッサードメインを有しない本来の転写因子として植物体で発現すると種子における油脂含量を有意に向上させるといった特徴的な性質を示す。すなわち、シロイヌナズナの転写因子At5g22380を植物体において発現させることにより、種子に含まれる油脂の生産性を向上することができる。 In particular, among the transcription factors shown in Table 2, At5g22380 is significantly reduced in oil content in seeds when expressed in a plant as a chimeric protein with a repressor domain, as demonstrated in Examples described later. When expressed in plants as an original transcription factor that does not have a repressor domain, it exhibits characteristic properties such as significantly improving the oil content in seeds. That is, by expressing the Arabidopsis transcription factor At5g22380 in a plant body, the productivity of fats and oils contained in seeds can be improved.
転写因子At5g22380を植物体において発現させるには、上述した『発現ベクター構築工程』、『形質転換工程』及び『その他の工程、その他の方法』の欄で説明した技術を適用すればよい。また、種子における油脂含量を向上させるために発現させる転写因子としては、シロイヌナズナ由来の転写因子At5g22380に限定されず、上述のように定義される相同転写因子であってもよい。相同転写因子は、配列番号156に示したAt5g22380のアミノ酸配列或いは配列番号155に示したAt5g22380遺伝子の塩基配列に基づいて、検索対象の植物ゲノム情報から検索することができる。このとき、相同転写因子としては、配列番号156に示したアミノ酸配列に対して、例えば70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相同性を有するアミノ酸配列として検索される。ここで、相同性の値は、blastアルゴリズムを実装したコンピュータプログラム及び遺伝子配列情報を格納したデータベースを用いてデフォルトの設定で求められる値を意味する。 In order to express the transcription factor At5g22380 in a plant body, the techniques described in the above-mentioned sections of “expression vector construction step”, “transformation step” and “other steps and other methods” may be applied. Moreover, the transcription factor to be expressed in order to improve the oil content in seeds is not limited to the Arabidopsis derived transcription factor At5g22380, and may be a homologous transcription factor defined as described above. The homologous transcription factor can be searched from the plant genome information to be searched based on the amino acid sequence of At5g22380 shown in SEQ ID NO: 156 or the base sequence of the At5g22380 gene shown in SEQ ID NO: 155. At this time, the homologous transcription factor has a homology of, for example, 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 156. Searched as amino acid sequence. Here, the homology value means a value obtained by default setting using a computer program in which the blast algorithm is implemented and a database storing gene sequence information.
また、植物ゲノム情報が明らかとなっていない場合には、対象となる植物からゲノムを抽出するか或いは対象となる植物のcDNAライブラリーを構築し、配列番号155に示した塩基配列からなる遺伝子の少なくとも一部に対して、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするゲノム領域或いはcDNAを単離することで相同遺伝子を同定することができる。ここで、ストリンジェントな条件とは、上述した各種条件と同義である。 If the plant genome information is not clear, the genome is extracted from the target plant or the cDNA library of the target plant is constructed, and the gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 155 A homologous gene can be identified by isolating a genomic region or cDNA that hybridizes under stringent conditions to at least a part. Here, stringent conditions are synonymous with the various conditions described above.
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。
〔実施例1〕
転写因子遺伝子の増幅
シロイヌナズナのcDNAライブラリーより、以下に記載するプライマーを用いて、転写因子At1g01010、At1g01250、At1g09540、At1g10200、At1g12260、At1g12890、At1g12980、At1g14510、At1g15360、At1g17520、At1g18330、At1g18570、At1g19490、At1g22640、At1g22985、At1g24260、At1g24590、At1g25470、At1g25580、At1g27360、At1g27370、At1g27730、At1g28160、At1g28520、At1g30210、At1g30810、At1g32770、At1g33760、At1g34190、At1g36060、At1g43160、At1g43640、At1g44830、At1g49120、At1g52150、At1g52880、At1g52890、At1g53230、At1g56010、At1g56650、At1g60240、At1g61110、At1g62700、At1g63040、At1g63910、At1g64380、At1g67260、At1g67780、At1g68800、At1g69120、At1g69490、At1g71030、At1g71450、At1g71692、At1g72360、At1g72570、At1g74840、At1g74930、At1g76580、At1g77200、At1g77450、At1g78080、At1g79180、At1g80580、At2g02070、At2g02450、At2g17040、At2g18060、At2g22200、At2g23290、At2g23760、At2g26060、At2g28550、At2g30420、At2g30470、At2g31230、At2g33480、At2g33710、At2g35700、At2g40220、At2g41710、At2g42400、At2g42830、At2g44840、At2g44940、At2g45650、At2g45680、At2g46310、At2g46590、At2g47520、At3g01530、At3g02150、At3g02310、At3g04060、At3g04070、At3g04420、At3g05760、At3g09600、At3g10490、At3g11280、At3g14230、At3g15500、At3g15510、At3g18550、At3g20770、At3g23220、At3g23230、At3g23240、At3g25890、At3g27920、At3g28910、At3g29035、At3g45150、At3g49850、At3g54320、At3g61910、At4g01060、At4g01550、At4g18390、At4g18450、At4g23750、At4g26150、At4g27950、At4g28140、At4g28530、At4g31060、At4g31270、At4g32800、At4g34410、At4g35580、At4g36160、At4g37750、At4g38620、At4g39780、At5g02460、At5g06100、At5g07310、At5g07580、At5g07680、At5g07690、At5g08070、At5g08790、At5g09330、At5g13180、At5g13330、At5g13910、At5g14000、At5g18270、At5g18560、At5g18830、At5g22290、At5g22380、At5g23260、At5g24520、At5g24590、At5g25190、At5g25390、At5g25810、At5g35550、At5g39610、At5g40330、At5g41030、At5g43270、At5g47220、At5g47230、At5g47390、At5g51190、At5g52020、At5g53290、At5g54230、At5g58900、At5g60970、At5g61600、At5g62380、At5g64530、At5g64750、At5g66300、At5g67000、At5g67300及びAt5g67580の終始コドンを除くコード領域のDNA断片をPCRにより増幅した。なお、At5g22380については終止コドンを含む領域のDNA断片についても同様に増幅した。PCR条件は94℃1分、47℃2分、伸長反応74℃1分を25サイクル行なった。次にPCR産物をアガロースゲル電気泳動により分離、回収した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, the technical scope of this invention is not limited to these Examples.
[Example 1]
Amplification of transcription factor gene From the cDNA library of Arabidopsis thaliana, transcription factors At1g01010, At1g01250, At1g09540, At1g10200, At1g12260, At1g12890, At1g12980, At1g14510, At1g17520, At1g18 490At1g183570 , At1g22985, At1g24260, At1g24590, At1g25470, At1g25580, At1g27360, At1g27370, At1g27730, At1g28160, At1g28520, At1g30210, At1g30810, At1g32770, At1g33760, At1g34190, At1g36060, At1g43160, At1g43640, At1g44830, At1g49120, At1g52150, At1g52880, At1g52890, At1g53230, At1g56010 , At1g56650, At1g60240, At1g61110, At1g62700, At1g63040, At1g63910, At1g64380, At1g67260, At1g67780, At1g68800, At1g69120, At1g69490, At1g71030, At1g71450, At1g71692, At1g72360, At1g72570, At1g74840, At1g74930, At1g76580, At1g77200, At1g77450, At1g78080, At1g79180, At1g80580 , At2g02070, At2g02450, At2g17040, At2g18060, At2g22200, At2g23290, At2g23760, At2g26060, At2g28550, At2g30420, At2g30470, At2g31230, At2g33480, At2g33710, At2g35700, At2g40220, At2g41710, At2g42400, At2g42830, At2g44840, At2g44940, At2g45650, At2g45680, At2g46310, At2g46590, At2g47520, At3g01530, At3g02150, At3g02310, At3g04060, At3g04070, At3g04420, At3g05760, At3g09600, At3g10490, At3g11280, At3g14230, At3g15500, At3g15510, At3g18550, At3g20770, At3g23220, At3g23230, At3g23240, At3g25890, At3g27920, At3g28910, At3g29035, At3g45150, At3g49850, At3g54320, At3g61910, At4g01060, At4g01550, At4g18390, At4g18450, At4g23750, At4g26150, At4g27950, At4g28140, At4g28530, At4g31060, At4g31270, At4g32800, At4g34410, At4g35580, At4g36160, At4g37750, At4g38620, At4g39780, At5g02460, At5g06100, At5g07310, At5g07580, At5g07680, At5g07690, At5g08070, At5g08790, At5g09330, At5g13180, At5g13330, At5g13910, At5g14000, At5g18270, At5g18560, At5g18830, At5g22290, At5g22380, At5g23260, At5g24520, At5g 24590, At5g25190, At5g25390, At5g25810, At5g35550, At5g39610, At5g40330, At5g41030, At5g43270, At5g47220, At5g47230, At5g47390, At5g51190, At5g52020, At5g630, At5g630, At5g630, At5g6900 A DNA fragment in the coding region excluding the start codon of At5g67580 was amplified by PCR. For At5g22380, the DNA fragment in the region containing the stop codon was amplified in the same manner. PCR conditions were 94 ° C for 1 minute, 47 ° C for 2 minutes, and extension reaction at 74 ° C for 1 minute for 25 cycles. Next, PCR products were separated and collected by agarose gel electrophoresis.
改良型転写因子の作製
上記DNA断片がコードする転写因子遺伝子の3‘末端にリプレッサードメイン配列を付加するために、CaMV35Sプロモーターの下流にSmaIサイトとリプレッサードメイン(アミノ酸配列:GLDLDLELRLGFA(配列番号519))配列を有するベクターであるp35SSXGを用いた。転写因子遺伝子配列とリプレッサードメイン配列を連結するために、本ベクターをSmaIで切断し、上記の転写因子をコードするPCR増幅断片をそれぞれ挿入し、180種類のベクター(p35SSXG(TFs))を作製した。なお、ベクターをp35SSXG(TFs)と表記したが、当該表記においてTFsの部分には転写因子のAGIコードが記述される。例えば、At3g04070で特定される転写因子を有するベクターは、p35SSXG(At3g04070)となる。以下の説明におけるベクター等の表記でも同様にTFsとの表記を使用する。
Preparation of Improved Transcription Factor To add a repressor domain sequence to the 3 ′ end of the transcription factor gene encoded by the above DNA fragment, a SmaI site and a repressor domain (amino acid sequence: GLDLDLELRLGFA (SEQ ID NO: 519) are downstream of the CaMV35S promoter. )) P35SSXG, a vector having a sequence, was used. In order to link the transcription factor gene sequence and the repressor domain sequence, this vector was cut with SmaI, and PCR amplified fragments encoding the above transcription factors were inserted to produce 180 types of vectors (p35SSXG (TFs)). did. In addition, although the vector was described as p35SSXG (TFs), the AGI code of a transcription factor is described in the TFs part in the description. For example, a vector having a transcription factor specified by At3g04070 is p35SSXG (At3g04070). In the following description, the notation of TFs is also used in the notation of vector and the like.
改良型転写因子発現ベクターの構築
アグロバクテリウムにより植物に遺伝子導入を行なうために、バイナリ-ベクターにはpBCKHを用いた。本ベクターはpBIG(Hygr)(NucleicAcidsRes.18,203(1990))のHindIIIサイトにGatewayベクターコンバージョンシステム(Invitrogen)のカセットを組み込んだものである。このベクターに改良型転写因子遺伝子配列を組み込むために、本ベクターと180種類のp35SSXG(TFs)をそれぞれ混合し、GATEWAY LR clonase (Invitrogen)を用いて組換え反応を行い、180種類のベクター(pBCKH-p35SSXG(TFs))を作製した。
Construction of an improved transcription factor expression vector pBCKH was used as a binary vector for gene transfer into plants by Agrobacterium. In this vector, the cassette of the Gateway vector conversion system (Invitrogen) is incorporated into the HindIII site of pBIG (Hygr) (Nucleic Acids Res. 18, 203 (1990)). In order to incorporate the improved transcription factor gene sequence into this vector, this vector and 180 types of p35SSXG (TFs) were mixed, and recombination reaction was performed using GATEWAY LR clonase (Invitrogen). 180 types of vectors (pBCKH) -p35SSXG (TFs)).
改良型転写因子遺伝子発現ベクターの植物への導入
改良型転写因子を導入する植物にはシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana, Columbia(Col-0))を用いた。遺伝子導入法は、Transformation of Arabidopsis thaliana by vacuum infiltration (http://www.bch.msu.edu/pamgreen/protocol.htm)に従った。ただし、感染させるのに減圧処理は行なわず、アグロバクテリウム菌液に浸すだけにした。具体的には、改良型転写因子発現ベクターpBCKH-p35SSXG(TFs)を、それぞれ土壌細菌Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 (C58C1Rifr) pMP90 (Gmr)(koncz and Schell 1986)株にエレクトロポレーション法で導入した。導入した菌をそれぞれ1リットルの、抗生物質(カナマイシン(Km)50μg/ml、ゲンタマイシン(Gm)25μg/ml、リファンピシリン(Rif)50μg/ml)を含むYEP培地でOD600が1になるまで培養した。次いで、培養液から菌体を回収し、1リットルの感染用培地(Infiltration medium、1リッターあたり、2.2gのMS salt、1X B5 vitamins、50gのsucrose、0.5gのMES、0.044μMのbenzylaminopurine、400μlのSilwetを含む。pH5.7)に懸濁した。
Introduction of Improved Transcription Factor Gene Expression Vector into Plants Arabidopsis thaliana, Columbia (Col-0) was used as a plant into which improved transcription factors were introduced. The gene transfer method was in accordance with Transformation of Arabidopsis thaliana by vacuum infiltration (http://www.bch.msu.edu/pamgreen/protocol.htm). However, in order to infect, no vacuum treatment was performed, and it was only immersed in Agrobacterium solution. Specifically, the improved transcription factor expression vector pBCKH-p35SSXG (TFs) was introduced into the soil bacterium Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 (C58C1Rifr) pMP90 (Gmr) (koncz and Schell 1986) by electroporation. The introduced bacteria were cultured in a YEP medium containing 1 liter of antibiotics (kanamycin (Km) 50 μg / ml, gentamicin (Gm) 25 μg / ml, rifampicillin (Rif) 50 μg / ml) until OD600 was 1. Next, the cells were collected from the culture solution, and 1 liter of infectious medium (Infiltration medium, 2.2 g of MS salt, 1X B5 vitamins, 50 g of sucrose, 0.5 g of MES, 0.044 μM benzylaminopurine, 400 μl per liter) Of Silwet, suspended in pH 5.7).
この溶液に、14日間生育したシロイヌナズナを1分間浸し、感染させた後、再び栽培を継続し結実させた。採種した種子(T1種子)を50%ブリーチ、0.02%Triton X-100溶液で7分間滅菌した後、滅菌水で3回リンスし、滅菌したハイグロマイシン選択培地(4.3g/lのMS salts、0.5%のsucrose、0.5g/lのMES、pH5.7、0.8%のagar、30mg/lのhygromycin、250mg/lのVancomycin)に播種した。上記ハイグロマイシンプレートで生育する形質転換植物体(T1植物)を各改良型転写遺伝子につき5から10系統を選抜し、バーミキュライト混合土を入れた直径50mmのポットに移植した。これを22℃、16時間明期8時間暗期、光強度約60〜80μE/cm2で栽培し種子(T2種子)を得た。 After immersing Arabidopsis thaliana grown for 14 days in this solution for 1 minute and infecting, cultivation was continued again and fruited. The seeds (T1 seeds) were sterilized with 50% bleach and 0.02% Triton X-100 solution for 7 minutes, rinsed with sterile water three times, and sterilized hygromycin selective medium (4.3 g / l MS salts, 0.5 % Sucrose, 0.5 g / l MES, pH 5.7, 0.8% agar, 30 mg / l hygromycin, 250 mg / l Vancomycin). Transformed plants (T1 plants) that grew on the hygromycin plate were selected from 5 to 10 lines for each improved transcription gene and transplanted to a 50 mm diameter pot containing vermiculite mixed soil. This was cultivated at 22 ° C., 16 hours light period 8 hours dark period, and light intensity of about 60-80 μE / cm 2 to obtain seeds (T2 seeds).
T2種子の分析
180種類のTFs-SRDXを導入した形質転換体5から10系統のT2種子の油脂含量分析を行なった。油脂の定量分析はMARAN-23(ResonanceInsturuments Ltd., UK) H-NMRと、解析ソフトRI-NMR Ver. 2.0を用い、2〜10 mgのシロイヌナズナ種子を測定した。油脂の標準物質にはオリーブオイルを用いて検量線を作製し、種子中の油脂含量(重量%)を求めた。
各TFs-SRDX遺伝子を導入した形質転換体T2種子の油脂含量分析結果を表4〜6にまとめた。
T2 seed analysis
Oil content analysis of T2 seeds of 5 to 10 lines of transformants into which 180 kinds of TFs-SRDX were introduced was performed. For quantitative analysis of fats and oils, 2 to 10 mg of Arabidopsis seeds were measured using MARAN-23 (Resonance Instruments Ltd., UK) H-NMR and analysis software RI-NMR Ver. 2.0. A calibration curve was prepared using olive oil as the standard substance for fats and oils, and the fat content (wt%) in the seeds was determined.
Tables 4-6 summarize the results of analysis of the oil content of the transformant T2 seeds into which each TFs-SRDX gene was introduced.
遺伝子を導入していないコントロールのWT(Col-0)33個体に結実した種子中の油脂含量は34.9±3.8%であった。一方で、180種類の転写因子にそれぞれSRDXを付加したキメラタンパク質を過剰発現した形質転換体T2種子の油脂含量の平均値は25.2%〜41.3%となった。得られた平均値を野生株の油脂含量平均値と比較するために、t検定を行った結果、有意に(P<0.05)油脂含量が増加したのは15系統(解析した転写因子の8.3%)のキメラタンパク質の発現T2種子であった。一方で有意に(P<0.05)油脂含量が低下したのは、70系統(解析した転写因子の38.9%)のキメラタンパク質を発現したT2種子であった。約47.2%のキメラタンパク質の発現により種子油脂含量の含量が増加または低下した。換言すると、今回実験に供した転写因子のうち約半数以上は、リプレッサードメインとのキメラタンパク質をして発現させても殆ど種子における油脂含量に影響しない(例えば、At5g40330、At4g23750及びAt5g18270等)。 The oil content in the seeds seeded in 33 control WT (Col-0) individuals not transfected with the gene was 34.9 ± 3.8%. On the other hand, the average oil and fat content of the transformant T2 seeds overexpressing the chimeric protein in which SRDX was added to each of 180 types of transcription factors was 25.2% to 41.3%. In order to compare the average value obtained with the average oil content of wild strains, t-test was performed. As a result (P <0.05), the oil content increased significantly in 15 lines (8.3% of the transcription factors analyzed). ) Expression of chimeric protein T2 seeds. On the other hand, the fat content decreased significantly (P <0.05) in T2 seeds expressing the chimeric protein of 70 lines (38.9% of the analyzed transcription factors). About 47.2% of the chimeric protein expression increased or decreased the seed fat content. In other words, about half or more of the transcription factors used in this experiment hardly affect the oil content in seeds when expressed as a chimeric protein with a repressor domain (for example, At5g40330, At4g23750, At5g18270, etc.).
本実施例により、リプレッサードメインを付加したキメラタンパク質として発現させることで種子における油脂含量を向上させる機能を有する転写因子として、At5g47230、At1g22985、At1g80580、At1g25470、At1g67260、At4g36160、At5g64750、At4g01550、At1g24260、At5g09330及びAt2g31230の11種類の転写因子を新たに同定することができた。また、本実施例により、リプレッサードメインを付加したキメラタンパク質として発現させることで種子における油脂含量を減少させる機能を有する転写因子として、At2g17040、At5g07690、At3g15500、At2g30420、At3g09600、At1g36060、At1g01250、At1g25580、At3g20770、At1g12890、At2g18060、At4g18390、At5g08070、At1g76580、At4g28140、At5g60970、At2g42830、At1g30210、At1g71450、At1g09540、At3g10490、At1g62700、At1g49120、At1g44830、At1g30810、At1g74840、At5g18830、At1g72360、At1g32770、At5g14000、At2g23290、At2g02450、At1g27360、At1g33760、At3g27920、At3g18550、At1g52880、At5g07310、At4g26150、At1g19490、At1g52150、At3g04060、At4g32800、At5g66300、At5g13180、At1g71692、At1g27730、At3g49850、At3g02150、At5g47220、At5g43270、At5g52020、At1g69490、At4g38620、At2g45650、At5g02460、At1g12260、At5g13330、At4g01060、At2g46590、At1g69120、At1g77450、At2g23760、At2g02070、At1g22640、At5g22380及びAt5g62380の68種類の転写因子を新たに同定することができた。 According to this example, as a transcription factor having a function of improving oil content in seeds by expressing it as a chimeric protein with a repressor domain added, At5g47230, At1g22985, At1g80580, At1g25470, At1g67260, At4g36160, At5g64750, At4g01550, At1g24260, Eleven kinds of transcription factors, At5g09330 and At2g31230, were newly identified. Further, according to this example, as a transcription factor having a function of reducing oil content in seeds by expressing as a chimeric protein with a repressor domain added, At2g17040, At5g07690, At3g15500, At2g30420, At3g09600, At1g36060, At1g01250, At1g25580, At3g20770, At1g12890, At2g18060, At4g18390, At5g08070, At1g76580, At4g28140, At5g60970, At2g42830, At1g30210, At1g71450, At1g09540, At3g10490, At1g62700, At1g49120, At1g44830, At1g30810, At1g74840, At5g18830, At1g72360, At1g32770, At5g14000, At2g23290, At2g02450, At1g27360, At1g33760, At3g27920, At3g18550, At1g52880, At5g07310, At4g26150, At1g19490, At1g52150, At3g04060, At4g32800, At5g66300, At5g13180, At1g71692, At1g27730, At3g49850, At3g02150, At5g47220, At5g43270, At5g52020, At1g69490, At4g38620, At2g45650, At5g02460, At1g12260, At5g13330, At4g01060, At2g46590, At1g69120, At1g77450, At2g23760, At2g02070, At1g226 68 new transcription factors, 40, At5g22380 and At5g62380 were newly identified.
以上のように、本実施例により、特定の転写因子をリプレッサードメインと融合して発現させることで、種子における油脂含量を有意に改変することが可能になることが明らかとなった。 As described above, according to the present example, it was revealed that the fat content in seeds can be significantly modified by expressing a specific transcription factor by fusing with a repressor domain.
At5g22380発現株の作製と油脂含量の分析
上述したように、At5g22380については、終止コドンを含むようにDNA断片を増幅した。そして、前述した方法と同様に35Sプロモーターの下流に当該DNA断片を連結し、シロイヌナズナに導入した。すなわち、本実験では、SRDXを付加していない本来のAt5g22380を恒常的発現プロモーターの制御下に発現する形質転換シロイヌナズナを作製した。そして、この形質転換シロイヌナズナのT2種子の油脂含量を、上述した方法と同様に測定した。その結果、At5g22380を発現した個体のT2種子の油脂含量は37.6±1.8%であった。一方、同時に栽培した野生株の油脂含量が36.3±0.4%であった。t検定を行ったところ有意に油脂含量が増加した(P<0.05)。油脂含量が最大であった系統は40.0%となり、野生株と比べ10.3%増加した。
Preparation of At5g22380-expressing strain and analysis of fat and oil content As described above, for At5g22380, a DNA fragment was amplified so as to include a stop codon. In the same manner as described above, the DNA fragment was ligated downstream of the 35S promoter and introduced into Arabidopsis thaliana. That is, in this experiment, a transgenic Arabidopsis thaliana that expresses the original At5g22380 with no SRDX added under the control of a constitutive expression promoter was prepared. And the fat and oil content of T2 seed of this transformed Arabidopsis thaliana was measured in the same manner as described above. As a result, the fat content of T2 seeds of individuals expressing At5g22380 was 37.6 ± 1.8%. On the other hand, the oil and fat content of the wild strain cultivated at the same time was 36.3 ± 0.4%. The t-test significantly increased the fat content (P <0.05). The strain with the highest fat content was 40.0%, an increase of 10.3% compared to the wild type.
この結果から、上述した実験において、リプレッサードメインと融合して発現させることで、種子における油脂含量を有意に低下できることが判明した転写因子は、リプレッサードメインを有しない本来のかたちで発現させる(例えば、恒常的発現プロモーターによる発現制御下)ことによって、種子における油脂含量を有意に向上できることが強く示唆された。また、上述した実験において、リプレッサードメインと融合して発現させることで、種子における油脂含量を有意に向上できることが判明した転写因子は、リプレッサードメインを有しない本来のかたちで発現させる(例えば、恒常的発現プロモーターによる発現制御下)ことによって、種子における油脂含量を有意に減少できることが強く示唆された。 From this result, in the experiment described above, the transcription factor that was found to be able to significantly reduce the oil content in seeds by being fused and expressed with the repressor domain is expressed in its original form without the repressor domain ( For example, it was strongly suggested that the fat and oil content in seeds can be significantly improved by controlling the expression with a constant expression promoter. In addition, in the above-described experiment, a transcription factor that has been found to be able to significantly improve oil content in seeds by being fused and expressed with a repressor domain is expressed in an original form having no repressor domain (for example, It was strongly suggested that the oil and fat content in seeds can be significantly reduced by controlling the expression with a constant expression promoter.
Claims (8)
(a)配列番号2に示すアミノ酸配列を含むタンパク質
(b)配列番号2に示すアミノ酸配列において1〜10個のアミノ酸が欠失、置換、付加又は挿入されたアミノ酸配列を含み、転写促進活性を有するタンパク質
(c)配列番号1に示す塩基配列の相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドに対してストリンジェントな条件下においてハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ転写促進活性を有するタンパク質 By expressing in a plant a chimeric protein in which a transcription factor consisting of any of the following proteins (a) to (c) and a functional peptide that converts any transcription factor into a transcriptional repression factor are fused: A method of significantly improving fat productivity per individual.
(A) a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (b) comprising an amino acid sequence in which 1 to 10 amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and having transcription promoting activity Protein (c) a protein encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to a polynucleotide consisting of a base sequence complementary to the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and having transcription promoting activity
(1)X1−Leu−Asp−Leu−X2−Leu−X3
(但し、式中、X1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、X2はAsn又はGluを示し、X3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
(2)Y1−Phe−Asp−Leu−Asn−Y2−Y3
(但し、式中、Y1は0〜10個のアミノ酸残基を示し、Y2はPhe又はIleを示し、Y3は少なくとも6個のアミノ酸残基を示す。)
(3)Z1−Asp−Leu−Z2−Leu−Arg−Leu−Z3
(但し、式中、Z1はLeu、Asp−Leu又はLeu−Asp−Leuを示し、Z2はGlu、Gln又はAspを示し、Z3は0〜10個のアミノ酸残基を示す。)
(4)Asp−Leu−Z4−Leu−Arg−Leu
(但し、式中、Z4はGlu、Gln又はAspを示す。)
(5)α1−Leu−β1−Leu−γ1−Leu
(6)α1−Leu−β1−Leu−γ2−Leu
(7)α1−Leu−β2−Leu−Arg−Leu
(8)α2−Leu−β1−Leu−Arg−Leu
(但し、式(5)〜(8)中、α1はAsp、Asn、Glu、Gln、Thr又はSerを示し、α2はAsn、Glu、Gln、Thr又はSerを示し、β1はAsp、Gln、Asn、Arg、Glu、Thr、Ser又はHisを示し、β2はAsn、Arg、Thr、Ser又はHisを示し、γ1はArg、Gln、Asn、Thr、Ser、His、Lys又はAspを示し、γ2はGln、Asn、Thr、Ser、His、Lys又はAspを示す。)
のいずれかで表されるアミノ酸配列を有するものであることを特徴とする請求項1記載の方法。 The functional peptide is represented by the following formulas (1) to (8):
(1) X1-Leu-Asp-Leu-X2-Leu-X3
(In the formula, X1 represents 0 to 10 amino acid residues, X2 represents Asn or Glu, and X3 represents at least 6 amino acid residues.)
(2) Y1-Phe-Asp-Leu-Asn-Y2-Y3
(Wherein, Y1 represents 0 to 10 amino acid residues, Y2 represents Phe or Ile, and Y3 represents at least 6 amino acid residues.)
(3) Z1-Asp-Leu-Z2-Leu-Arg-Leu-Z3
(Wherein, Z1 represents Leu, Asp-Leu or Leu-Asp-Leu, Z2 represents Glu, Gln or Asp, and Z3 represents 0 to 10 amino acid residues.)
(4) Asp-Leu-Z4-Leu-Arg-Leu
(However, in the formula, Z4 represents Glu, Gln or Asp.)
(5) α1-Leu-β1-Leu-γ1-Leu
(6) α1-Leu-β1-Leu-γ2-Leu
(7) α1-Leu-β2-Leu-Arg-Leu
(8) α2-Leu-β1-Leu-Arg-Leu
(In the formulas (5) to (8), α1 represents Asp, Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, α2 represents Asn, Glu, Gln, Thr or Ser, and β1 represents Asp, Gln, Asn. , Arg, Glu, Thr, Ser or His, β2 represents Asn, Arg, Thr, Ser or His, γ1 represents Arg, Gln, Asn, Thr, Ser, His, Lys or Asp, and γ2 represents Gln , Asn, Thr, Ser, His, Lys or Asp.)
The method according to claim 1, wherein the method has an amino acid sequence represented by any one of the following:
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