JP6578681B2 - Plant cultivation method and production of useful protein using the same - Google Patents

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Description

本発明は、有用タンパク質を効率よく製造するための、植物の栽培方法及び当該タンパク質をコードするポリヌクレオチドを植物へ導入する方法、並びにそれらの方法により栽培された植物を用いてタンパク質を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for cultivating a plant, a method for introducing a polynucleotide encoding the protein into a plant, and a method for producing a protein using a plant cultivated by these methods, for efficiently producing useful proteins. About.

近年、植物を用いたタンパク質の製造方法は、複雑なタンパク質の発現が可能、低コストでの大量生産が可能、分離精製が容易、安全性が保障されている等の理由により注目されている。植物を用いたタンパク質の製造方法としては、種々の方法が検討されており、外来遺伝子の発現効率を上げるとともに、タンパク質の製造に適した栽培方法等が報告されている。   In recent years, protein production methods using plants have attracted attention for reasons such as the ability to express complex proteins, mass production at low cost, easy separation and purification, and safety. Various methods for producing proteins using plants have been studied, and a cultivation method suitable for protein production and the like have been reported while increasing the expression efficiency of foreign genes.

特許文献1には、形質転換アグロバクテリウムを感染させたベンサミアナタバコ(Nicotiana benthamiana)を温室で栽培することによってH1タンパク質などのインフルエンザウイルス様粒子(VLP)を生産する方法が記載されている。
非特許文献1には、タバコ属(Nicotiana)植物にアグロバクテリウムを介した一過性発現でタンパク質を生産する方法において、タバコ属種やウイルス株の種類、及びタバコの葉にウイルスを浸潤(インフィルトレーション)させる際の減圧度等について検討した結果が開示されている。これによれば、アグロバクテリウム溶液を浸潤させる際の減圧度が高すぎると、植物が機械的な損傷を受けて、その後短期間でしおれ、植物死を生ずる一方、減圧度合いを低くすると、葉の50%程度にしか浸潤せずタンパク質の発現量が低下する。その結果、比較的マイルドな条件(50〜200ミリバール、30〜60秒間)でアグロバクテリウムを浸潤させることにより植物の生育に悪影響を与えることなくタンパク質を発現させうることが提案されている。
Patent Document 1 describes a method for producing influenza virus-like particles (VLP) such as H1 protein by cultivating Nicotiana benthamiana infected with transformed Agrobacterium in a greenhouse. .
In Non-Patent Document 1, in a method for producing a protein in a Nicotiana plant by transient expression via Agrobacterium, a virus is infiltrated into a tobacco genus species, a virus strain type, and a tobacco leaf ( The result of studying the degree of pressure reduction during infiltration is disclosed. According to this, if the degree of decompression when infiltrating the Agrobacterium solution is too high, the plant will be mechanically damaged, and then it will wither in a short period of time, resulting in plant death. Infiltrate only about 50% of the protein, and the protein expression level decreases. As a result, it has been proposed that proteins can be expressed without adversely affecting plant growth by infiltrating Agrobacterium under relatively mild conditions (50 to 200 mbar, 30 to 60 seconds).

非特許文献2には、葉の背面から機械的にアグロバクテリウムを感染させ、水耕栽培でタバコにおいて高効率に外来タンパク質であるGFPを発現する方法が開示されている。外来タンパク質の高効率発現を達成する方法として、タバコの水耕栽培の光強度、光照射時間、昼夜温度、相対湿度、侵染時期、採収時期等の条件が最適化され、この条件下であれば、タバコの生長は強壮で葉が整い、葉の色は浅緑〜緑色であって、かつ、感染による外来タンパク質(GFP)の発現が高効率であることが開示されている。   Non-Patent Document 2 discloses a method of mechanically infecting Agrobacterium from the back of a leaf and expressing GFP as a foreign protein with high efficiency in tobacco by hydroponics. To achieve high-efficiency expression of foreign proteins, conditions such as light intensity, light irradiation time, day and night temperature, relative humidity, infestation time, and harvest time of tobacco hydroponics are optimized. If so, it is disclosed that the growth of tobacco is strong and leaves are flat, the color of the leaves is pale green to green, and the expression of foreign protein (GFP) by infection is highly efficient.

特表2010−533001号公報Special table 2010-533001 gazette

Journal of Visualized Experiments,2014, 86, e51204, pp.1-13Journal of Visualized Experiments, 2014, 86, e51204, pp.1-13 南方医科大学学報、2012, 32(6), pp.772−7Journal of Southern Medicine University, 2012, 32 (6), pp. 772-7

上記のように、植物を用いてタンパク質を生産する技術は知られているが、その生産効率を向上させるための条件検討は未だ十分ではない。
すなわち、特許文献1では、植物に導入された、ヘマグルチニン(HA)をコードする遺伝子の発現調節機構について詳細な検討が行われているが、この形質導入植物は、通常の条件で栽培されているにすぎない。
As described above, a technique for producing a protein using a plant is known, but examination of conditions for improving the production efficiency is not yet sufficient.
That is, in Patent Document 1, detailed studies have been conducted on the expression regulation mechanism of a gene encoding hemagglutinin (HA) introduced into a plant. This transduced plant is cultivated under normal conditions. Only.

非特許文献1では、真空浸潤法によりアグロバクテリウムを感染させる際の減圧条件がベンサミアナタバコの葉に与える影響について開示されている。しかしながら、タンパク質の生産効率を最適化するためのアプローチは、タバコ植物やアグロバクテリウム菌株の種類の選択及び感染時の物理的条件等の外的要因に関する検討のみであり、タンパク質の生産効率は不十分である。この文献には、十分なタンパク質の発現量を確保するような植物の栽培方法については言及されていない。加えて、減圧度を高めてアグロバクテリウムの感染効率を上げた場合にも十分なタンパク質の発現量を確保する方法については記載されていない。
また、非特許文献2では植物の栽培条件について種々の検討が行われているものの、人工気象器内での植物の栽培条件のみであって、減圧処理によるアグロバクテリウム感染やそれによるタンパク質の発現量への影響については何ら検討されていない。
Non-Patent Document 1 discloses the effect of reduced pressure conditions on the leaves of Bensamiana tobacco when infecting Agrobacterium by the vacuum infiltration method. However, the only approach to optimizing protein production efficiency is the selection of the types of tobacco plants and Agrobacterium strains and examination of external factors such as physical conditions at the time of infection. It is enough. This document does not mention a plant cultivation method that ensures a sufficient protein expression level. In addition, there is no description of a method for ensuring a sufficient protein expression level even when the degree of decompression is increased to increase the infection efficiency of Agrobacterium.
Further, in Non-Patent Document 2, various studies have been made on the plant cultivation conditions, but only the plant cultivation conditions in an artificial meteorological device, which are Agrobacterium infection by decompression treatment and protein expression thereby. No effect on the amount has been studied.

このように、植物によるタンパク質の一過性発現において、アグロバクテリウム感染時の減圧条件や、栽培条件等の各工程における条件検討はなされているものの、これらを統合して、減圧処理によるアグロバクテリウム感染後に十分なタンパク質の発現量を確保できるような植物の栽培方法についての報告はこれまでにない。
従って、本発明は、植物を用いて有用タンパク質を製造する際の植物を栽培する条件を改良し、有用タンパク質の生産効率を最適化することを目的とする。
In this way, in transient expression of proteins by plants, conditions for decompression at the time of Agrobacterium infection, cultivation conditions, etc. have been studied, but these are integrated and Agrobacterium by decompression treatment is integrated. There has been no report on a plant cultivation method that can secure a sufficient protein expression level after um infection.
Accordingly, an object of the present invention is to improve the conditions for growing plants when producing useful proteins using plants, and to optimize the production efficiency of useful proteins.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、アグロバクテリウム感染前の植物に着目し、感染処理前の植物の栽培方法を最適化することにより、驚くべきことに感染処理後に有用タンパク質の生産効率を向上させ得ることを見出した。特に光の照射サイクルと気温の変動を制御することによって、アグロバクテリウム感染時の機械的および生物学的ストレスに耐性を示す頑健な植物を生育させることができ、それによって植物を用いたタンパク質の発現効率を改善しうることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have paid attention to the plant before Agrobacterium infection, and surprisingly the infection method by optimizing the cultivation method of the plant before the infection treatment. It has been found that the production efficiency of useful proteins can be improved after the treatment. By controlling the light irradiation cycle and temperature fluctuations in particular, it is possible to grow robust plants that are resistant to mechanical and biological stress during Agrobacterium infection, thereby increasing the protein production using the plant. The present inventors have found that expression efficiency can be improved and completed the present invention.

すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
[1] 有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドを有するアグロバクテリウムを、圧力サイクル処理により植物に感染させて該有用タンパク質を発現させるための、植物の栽培方法であって、該方法は、
前記植物を、閉鎖型植物工場にて水耕栽培する工程と、
前記栽培工程の少なくとも一部において、照射サイクル及び気温を制御する工程と、を含み、
前記照射サイクルは、人工光の点灯及び消灯により栽培工程中に1サイクル以上とし、そして点灯時間の気温を消灯時間の気温より少なくとも1℃高く制御することを特徴とする、植物の栽培方法。
[2] 植物に有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドを導入する方法であって、
前記植物を閉鎖型植物工場にて水耕栽培する工程と、
前記栽培工程の少なくとも一部において、照射サイクル及び気温を制御する工程であって、人工光の点灯及び消灯により当該照射サイクルを前記栽培工程中に1サイクル以上とし、そして点灯時間の気温を消灯時間の気温より少なくとも1℃高く制御する工程と、
前記植物に、前記ポリヌクレオチドを有するアグロバクテリウムを、圧力サイクル処理により感染させる工程と、
を含むことを特徴とする、植物への前記ポリヌクレオチドの導入方法。
[3] 植物を用いて有用タンパク質を製造する方法であって、
前記植物を、閉鎖型植物工場にて水耕栽培する工程と、
前記栽培工程後の植物に、有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドを有するアグロバクテリウムを、圧力サイクル処理により感染させる工程と、
前記感染工程後の植物に有用タンパク質を発現させる工程と、を含み、
前記栽培工程の少なくとも一部において、人工光の点灯及び消灯により前記栽培工程中に1サイクル以上の照射サイクルを有し、そして点灯時間の気温を消灯時間の気温より少なくとも1℃高く制御することを特徴とする、有用タンパク質の製造方法。
[4] 前記点灯時間における気温が、消灯時間の気温より2〜30℃高い範囲内で制御される[1]〜[3]のいずれかに記載の方法。
[5] 前記水耕栽培に用いられる養液の温度が、消灯時間の間、前記気温以上の温度で制御される[1]〜[4]のいずれかに記載の方法。
[6] 前記養液の点灯時間と消灯時間と間での温度差が、±1℃の範囲で制御される[5]に記載の方法。
[7] 前記発現工程の後に前記有用タンパク質を精製し回収する工程をさらに含むことを特徴とする、[3]〜[6]のいずれかに記載の有用タンパク質の製造方法。
[8] 前記有用タンパク質が、医療用タンパク質であることを特徴とする、[3]〜[7]のいずれかに記載の有用タンパク質を製造する方法。
[9] 前記植物が、ベンサミアナタバコであることを特徴とする、[3]〜[8]のいずれかに記載の有用タンパク質を製造する方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] A plant cultivation method for infecting a plant with Agrobacterium having a polynucleotide encoding a useful protein by pressure cycle treatment to express the useful protein, the method comprising:
Hydroponically cultivating the plant in a closed plant factory;
In at least a part of the cultivation process, including the step of controlling the irradiation cycle and temperature,
The irradiation cycle is one cycle or more during the cultivation process by lighting and extinguishing of artificial light, and the temperature of lighting time is controlled to be at least 1 ° C. higher than the temperature of lighting time.
[2] A method for introducing a polynucleotide encoding a useful protein into a plant, comprising:
Hydroponically cultivating the plant in a closed plant factory;
In at least a part of the cultivation process, the irradiation cycle and the temperature are controlled, and the irradiation cycle is set to one cycle or more during the cultivation process by turning on and off the artificial light, and the lighting temperature is turned off. Controlling at least 1 ° C. higher than the temperature of
Infecting the plant with Agrobacterium having the polynucleotide by pressure cycle treatment;
A method for introducing the polynucleotide into a plant, comprising:
[3] A method for producing useful proteins using plants,
Hydroponically cultivating the plant in a closed plant factory;
Infecting the plant after the cultivation process with Agrobacterium having a polynucleotide encoding a useful protein by pressure cycle treatment;
Expressing a useful protein in the plant after the infection step,
In at least a part of the cultivation process, having an irradiation cycle of 1 cycle or more during the cultivation process by turning on and off artificial light, and controlling the temperature of the lighting time at least 1 ° C. higher than the temperature of the lighting time A method for producing a useful protein, which is characterized.
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the temperature during the lighting time is controlled within a range of 2 to 30 ° C. higher than the temperature during the lighting time.
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein the temperature of the nutrient solution used for hydroponics is controlled at a temperature equal to or higher than the air temperature during the light-off time.
[6] The method according to [5], wherein the temperature difference between the lighting time and the lighting time of the nutrient solution is controlled within a range of ± 1 ° C.
[7] The method for producing a useful protein according to any one of [3] to [6], further comprising a step of purifying and recovering the useful protein after the expression step.
[8] The method for producing a useful protein according to any one of [3] to [7], wherein the useful protein is a protein for medical use.
[9] The method for producing a useful protein according to any one of [3] to [8], wherein the plant is Bensamiana tobacco.

一般的に、24時間連続光照射条件下で植物を栽培すると、植物自体が大きく成長するため、バイオマス量が増えて回収するタンパク質の総量が増加する傾向にある。一方、光の照射サイクルと共に気温を制御する本発明の方法によれば、植物の頑健性を向上することにより、アグロバクテリウム感染に対する機械的および生物学的耐性が向上し、植物自体のバイオマス量を増加させるよりも植物内に高濃度にタンパク質を蓄積できることから、タンパク質の精製工程において、精製負荷が軽減され、製造コストの削減の点で効果が大きい。さらに、頑健性が向上した植物は、アグロバクテリウム感染後にバイオマス量が十分に増加することができるため、最終的に回収するタンパク質の総量も増加させることができる。   In general, when a plant is cultivated under continuous light irradiation conditions for 24 hours, the plant itself grows greatly, so that the amount of biomass increases and the total amount of protein to be recovered tends to increase. On the other hand, according to the method of the present invention that controls the temperature together with the light irradiation cycle, the mechanical and biological resistance to Agrobacterium infection is improved by improving the robustness of the plant, and the biomass amount of the plant itself Since protein can be accumulated at a higher concentration in the plant than in the case of increasing the amount of protein, the purification load is reduced in the protein purification step, and the effect is great in terms of reduction in production cost. Furthermore, since the plant having improved robustness can sufficiently increase the amount of biomass after Agrobacterium infection, the total amount of protein finally recovered can also be increased.

プラスミドpGFP/MM444の構造を示す。The structure of plasmid pGFP / MM444 is shown. プラスミドp19/MM444の構造を示す。The structure of plasmid p19 / MM444 is shown.

本発明の方法のうち、第一の態様は、有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドを有するアグロバクテリウムを、圧力サイクル処理により植物に感染させて該有用タンパク質を発現させるための、植物の栽培方法であって、植物を栽培する工程(栽培工程)を含む。
本発明の方法のうち、第二の態様は、植物に有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドを導入する方法であって、植物を栽培する工程(栽培工程)、次いで、該植物に該有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドを有するアグロバクテリウムを感染させる工程(感染工程)を含む。
本発明の方法のうち、第三の態様は、植物を用いて有用タンパク質を製造する方法であって、植物を栽培する工程(栽培工程)、次いで、該植物に該有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドを有するアグロバクテリウムを感染させる工程(感染工程)、及び、感染工程後の植物を栽培して該有用タンパク質を発現させる工程(発現工程)を含む。
Among the methods of the present invention, the first aspect is a plant cultivation method for expressing a useful protein by infecting a plant with Agrobacterium having a polynucleotide encoding a useful protein by pressure cycle treatment. It includes a process for cultivating plants (cultivation process).
Among the methods of the present invention, the second aspect is a method for introducing a polynucleotide encoding a useful protein into a plant, the step of cultivating the plant (cultivation step), and then encoding the useful protein into the plant. A step of infecting Agrobacterium having the polynucleotide to be infected (infection step).
Among the methods of the present invention, the third aspect is a method for producing a useful protein using a plant, the step of cultivating the plant (cultivation step), and then a polynucleotide encoding the useful protein in the plant And a step of cultivating the plant after the infection step and expressing the useful protein (expression step).

以下、本発明の実施の形態について、最も多くの工程を含む、本発明の方法の第三の態様である有用タンパク質の製造方法の流れに従って詳細に説明するが、本発明の方法の第一及び二の態様でも同様に考えられる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail according to the flow of a method for producing useful proteins, which is the third aspect of the method of the present invention, including the most steps. The same applies to the second embodiment.

本発明で用いることのできる植物としては、アグロバクテリウムに感染する植物であり、有用タンパク質を発現する植物であればよく、特に限定されない。例えば、双子葉植物と単子葉植物が挙げられる。具体的には、双子葉植物ではナス科植物として、タバコ、ジャガイモ、トマト等が、アブラナ科植物として、ルッコラ、コマツナ、ミズナ、カラシナ、シロイズナズナ等が、キク科植物として、チコリ、エンダイブ、アーティチョーク等が、マメ科植物として、アルファルファ、リョクトウ、ダイズ等が、アカザ科植物としてホウレンソウ、テンサイ等が、シソ科植物としてシソ、バジル等が、セリ科植物としてミツバ等が例示される。単子葉植物としてはイネ科植物として、イネ、コムギ、オオムギ、トウモロコシ等が、アオイ科植物としてはワタ等が例示される。中でも、ナス科植物が好ましく、タバコがより好ましい。   The plant that can be used in the present invention is a plant that is infected with Agrobacterium and is not particularly limited as long as it is a plant that expresses a useful protein. Examples include dicotyledonous plants and monocotyledonous plants. Specifically, dicotyledonous plants include solanaceous plants such as tobacco, potato, tomato, etc., cruciferous plants such as arugula, komatsuna, mizuna, mustard, white lizards, etc. However, as a leguminous plant, alfalfa, mungbean, soybean and the like are exemplified, spinach, sugar beet and the like are used as a red crustaceae plant, perilla, basil and the like are exemplified as a family Lamiaceae, and bees and the like are exemplified as a celery family. Examples of monocotyledonous plants include gramineous plants such as rice, wheat, barley and corn, and examples of mallowaceae include cotton and the like. Among these, solanaceous plants are preferable, and tobacco is more preferable.

タバコとしては、タバコ(Nicotiana tabacum)、ベンサミアナアタバコ(N. benthamiana)、ハナタバコ(N. alata)、キダチタバコ(N. glauca)、ナガバナタバコ(N. longiflora)、ニコチアナ・ペルシア(N. persica)、ニコチアナ・ルスチカ(N. rustica)、ニコチアナ・シルベストシス(N. sylvestris)などが挙げられる。好ましくは、ベンサミアナアタバコである。   As tobacco, Nicotiana tabacum, N. benthamiana, H. tobacco (N. alata), N. glauca, N. longiflora, N. persica, Nicotiana rustica (N. rustica), Nicotiana sylvestris (N. sylvestris) and the like. Preferred is Bensamiana cigarette.

本発明において、有用タンパク質とは、医療用や産業用に用いられるタンパク質であれば特に限定はされない。好ましくは、医療用タンパク質である。
医療用タンパク質としては、治療用タンパク質と診断タンパク質に分類され、治療用タンパク質としては、ペプチド、ワクチン、抗体、酵素、ホルモン(好ましくはペプチドホルモン)などが例示され、より具体的には、ワクチンとして使用されるウイルスタンパク質、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)、エリスロポエチン(EPO)、トロンボポエチン等の造血因子、インターフェロン、インターロイキン(IL)−1やIL−6等のサイトカイン、モノクローナル抗体またはその断片、組織プラスミノーゲン活性化因子(TPA)、ウロキナーゼ、血清アルブミン、血液凝固第VIII因子、レプチン、インシュリン、幹細胞成長因子(SCF)などが例示される。また、診断タンパク質としては、抗体、酵素、ホルモン等が例示される。
In the present invention, the useful protein is not particularly limited as long as it is a protein used for medical or industrial purposes. Preferably, it is a protein for medical use.
Medical proteins are classified into therapeutic proteins and diagnostic proteins. Examples of therapeutic proteins include peptides, vaccines, antibodies, enzymes, hormones (preferably peptide hormones), and more specifically, as vaccines. Viral proteins used, granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), erythropoietin (EPO), thrombopoietin and other hematopoietic factors, interferon, interleukin (IL) -1, Examples include cytokines such as IL-6, monoclonal antibodies or fragments thereof, tissue plasminogen activator (TPA), urokinase, serum albumin, blood coagulation factor VIII, leptin, insulin, stem cell growth factor (SCF) and the like. . Examples of diagnostic proteins include antibodies, enzymes, hormones and the like.

ワクチンとして使用されるウイルスタンパク質として好ましくは、ウイルス様粒子(VLP)の構成タンパク質が挙げられる。VLPの構成タンパク質は単一のタンパク質でもよいし、1つ以上のタンパク質を含んでもよい。ウイルスとしては、インフルエンザウイルス、ノロウイルス、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、ヒトC型肝炎ウイルス(HCV)、ヒトB型肝炎ウイルス(HBV)などが挙げられ、インフルエンザウイルスのVLPの構成タンパク質としてはインフルエンザヘマグルチニン(HA)タンパク質、ノロウイルスのVLP構成タンパク質としてはNorwalk virus capsid protein(NVCP)などが例示される。   The virus protein used as a vaccine is preferably a virus-like particle (VLP) constituent protein. A VLP component protein may be a single protein or may include one or more proteins. Examples of the virus include influenza virus, norovirus, human immunodeficiency virus (HIV), human hepatitis C virus (HCV), human hepatitis B virus (HBV), etc. Influenza hemagglutinin is a constituent protein of VLP of influenza virus. Examples of (HA) protein and norovirus VLP-constituting protein include Norwalk virus capsid protein (NVCP).

産業用タンパク質とは、食品、飼料、化粧品、繊維、洗剤、化学品などに用いられるタンパク質であり、ペプチド、酵素、機能性タンパク質が例示される。具体的には、プロテアーゼ、リパーゼ、セルラーゼ、アミラーゼ、ペプチダーゼ、ルシフェラーゼ、ラクタマーゼ、コラーゲン、ゼラチン、ラクトフェリン、クラゲ緑色蛍光タンパク質(GFP)などが例示される。   The industrial protein is a protein used for food, feed, cosmetics, fibers, detergents, chemicals, and the like, and examples thereof include peptides, enzymes, and functional proteins. Specific examples include protease, lipase, cellulase, amylase, peptidase, luciferase, lactamase, collagen, gelatin, lactoferrin, jellyfish green fluorescent protein (GFP) and the like.

以下、本発明の各工程について説明する。   Hereinafter, each process of the present invention will be described.

<栽培工程>
本工程における重要な視点は、後に詳述するように、植物を光の照射サイクルと気温変動を制御する条件下で生育させることであり、以下順を追って説明する。
本工程は、前記植物を水耕栽培法で栽培する工程を含む。本明細書において水耕栽培とは、土を使用しない養液栽培のことをいい、ロックウールなどの固形培地に定着させた植物を養液中で栽培する方法や、緩傾斜の平面上に養液を薄く流下させる薄膜水耕法(NFT:Nutrient Film Technique)と、溜めた養液中で栽培する湛液型水耕法(DFT:Deep Flow Technique)等がある。薄膜水耕法(NFT)は、植物を保持するための複数の穴を開けたパネルを栽培台に載置し、該穴に植物を挿通して保持し、養液を供給して栽培する方法である。湛液型水耕法(DFT)は、養液(液肥)の流動により十分な酸素を根部に供給して養分吸収を促進し、さらに液肥の温度及び濃度を含む根圏環境も安定化し、栽培環境を一定に整えるという利点がある。
<Cultivation process>
As will be described in detail later, an important point of view in this step is to grow the plant under conditions that control the light irradiation cycle and temperature fluctuation, which will be described in order.
This step includes a step of cultivating the plant by hydroponics. In this specification, hydroponics refers to hydroponics that does not use soil, and is a method of cultivating plants fixed on a solid medium such as rock wool in a nutrient solution, or on a gently inclined plane. There are a thin film hydroponic method (NFT: Nutrient Film Technique) in which the liquid flows down thinly, a drip type hydroponic method (DFT: Deep Flow Technique) in which the liquid is cultivated in the stored nutrient solution. Thin-film hydroponics (NFT) is a method in which a panel with a plurality of holes for holding plants is placed on a cultivation stand, the plants are inserted and held in the holes, and a nutrient solution is supplied for cultivation. It is. Drip-type hydroponics (DFT) supplies enough oxygen to the roots by the flow of nutrient solution (liquid fertilizer) to promote nutrient absorption, and also stabilizes the rhizosphere environment including the temperature and concentration of liquid fertilizer. There is an advantage that the environment is fixed.

水耕栽培法は、栽培棚の多段化や、養液のリサイクル、肥料成分およびpHの管理が容易であることから好ましく、これらの中でも、根が養液中でむき出しの状態となるbare-root法が好ましい。根は水の中を自由に伸び、養液との接触面積が増大することで、十分な量の水分と養分を吸収できるため、一般に土壌栽培に比べ生育が旺盛になるからである。
また、水耕栽培においては、肥料を含む水である養液をかけ流したり、循環させたりして、常に植物に養液を供給しながら栽培する方法と、養液を一定期間貯留して植物を栽培する方法が挙げられる。酸素などが豊富に供給されるので植物の高速栽培が可能であることから、養液を常に供給しながら栽培する方法が好ましく、コストメリットの点から養液を循環させて栽培する方法がより好ましい。このような高速栽培の条件においては、本発明の効果が顕著に表れる。
Hydroponics is preferable because it facilitates multi-stage cultivation shelves, nutrient solution recycling, fertilizer components and pH management, and among these, the root-bare is exposed in the nutrient solution. The method is preferred. This is because roots can freely grow in the water and increase the contact area with the nutrient solution, so that a sufficient amount of moisture and nutrients can be absorbed.
In hydroponics, a method of cultivating while constantly supplying nutrient solution to the plant by pouring or circulating a nutrient solution, which is water containing fertilizer, and storing the nutrient solution for a certain period of time The method of cultivating is mentioned. Since oxygen is abundantly supplied, it is possible to grow plants at high speed, so a method of cultivating while always supplying nutrient solution is preferable, and a method of cultivating by circulating the nutrient solution is more preferable in terms of cost merit. . Under such high-speed cultivation conditions, the effects of the present invention are remarkably exhibited.

次に、栽培工程における栽培日数は、通常10日以上、好ましくは15日以上、より好ましくは17日以上であり、また、通常45日以下、好ましくは40日以下、より好ましくは35日以下である。なお、ここでは後述する育苗工程を水耕栽培で行う場合には栽培工程の栽培日数に含むものとする。   Next, the cultivation days in the cultivation process are usually 10 days or more, preferably 15 days or more, more preferably 17 days or more, and usually 45 days or less, preferably 40 days or less, more preferably 35 days or less. is there. In addition, when performing the seedling process mentioned later by hydroponics here, it shall include in the cultivation days of a cultivation process.

栽培工程においては、必要に応じて、何度でも移植を行なってもよい。移植の時期としては、播種後または移植後の3日〜18日の間に行なうことが好ましい。   In the cultivation process, transplantation may be performed as many times as necessary. The time for transplantation is preferably 3 to 18 days after sowing or transplantation.

栽培工程では、植物を上記条件下で栽培することができれば、いずれの植物生産システムを用いてもよく、特に限定されない。栽培時の光エネルギーの調整のしやすさから、半閉鎖型、または閉鎖型の植物工場が好ましく、後述する通り、光の照射サイクルによる厳密な光エネルギーの制御が有効なことから、本工程の少なくとも一部は閉鎖型植物工場で行われる。半閉鎖型としては、園芸施設、太陽光型植物工場などが例示される。   In a cultivation process, as long as a plant can be grown on the said conditions, any plant production system may be used and it is not specifically limited. A semi-closed or closed plant factory is preferable because of easy adjustment of light energy during cultivation, and as described later, strict control of light energy by the light irradiation cycle is effective. At least part of it takes place in a closed plant factory. Examples of the semi-closed type include horticultural facilities and solar type plant factories.

ここで、閉鎖型植物工場は、太陽光が当たらない植物工場を意味し、温度、湿度、二酸化炭素濃度、人工光の波長および照射時間などが制御された空間で植物を栽培するシステムである。閉鎖型植物工場を用いることにより、光の制御が可能なので、植物およびそれが生産する物質の品質が安定するという効果や、外気に含まれる病原菌の感染を防ぐことができるという効果がある。さらに、温度、湿度、気流などの栽培環境条件の精密制御が可能となり、栽培工程における植物の生長速度、及び発現工程における有用タンパク質の発現が向上するという効果が得られるので好ましい。   Here, the closed type plant factory means a plant factory not exposed to sunlight, and is a system for cultivating plants in a space in which temperature, humidity, carbon dioxide concentration, wavelength of artificial light, irradiation time, and the like are controlled. By using a closed plant factory, it is possible to control light, so that there is an effect that the quality of the plant and the substance produced by the plant is stabilized, and an effect that infection of pathogenic bacteria contained in the outside air can be prevented. Furthermore, it is preferable because precise control of cultivation environment conditions such as temperature, humidity, and airflow is possible, and the effects of improving the growth rate of plants in the cultivation process and the expression of useful proteins in the expression process are obtained.

閉鎖型植物工場としては、環境制御された部屋と、該環境制御された部屋内に設置され植物栽培容器を載置する植物栽培容器棚と、該植物栽培容器棚の近接部に配され植物体に光を近接照射する照明を含むシステムが例示される。植物栽培容器棚は複数段に配置可能である。   The closed plant factory includes an environment-controlled room, a plant cultivation container shelf installed in the environment-controlled room for placing a plant cultivation container, and a plant body disposed in the vicinity of the plant cultivation container shelf. Illustrated is a system including illumination that closely irradiates light. Plant cultivation container shelves can be arranged in multiple stages.

栽培工程で栽培される植物は、その草丈(cm)が2cm以上であることが好ましく、3cm以上であることがより好ましく、また、25cm以下であることが好ましく、15cm以下であることがより好ましい。草丈が、上述の範囲内であると、栽培棚の多段化により閉鎖型植物工場のSTY(space time yield)向上に有利である。
また、植物内に高濃度のタンパク質を蓄積できる植物を用いた場合には、植物の草丈が上限値以下であると、植物の地上部全体における葉の割合が高くなり、植物1株当たりの葉の収穫量が増え、十分な量のタンパク質を確保することができる。また、精製工程で取り扱いが容易な葉の重量割合が増えることで精製負荷を低減することができ、その結果、容易にタンパク質を確保することができるので好ましい。
なお、ここでいう「草丈」とは、地上部の下端から生長点までの長さを意味し、収穫直後の植物の地下部を切除した後、草丈の長さを測定することにより求めることができる。
The plant cultivated in the cultivation process preferably has a plant height (cm) of 2 cm or more, more preferably 3 cm or more, and preferably 25 cm or less, more preferably 15 cm or less. . When the plant height is within the above-mentioned range, it is advantageous for improving STY (space time yield) of the closed plant factory by increasing the number of cultivation shelves.
In addition, when a plant capable of accumulating a high concentration of protein in the plant is used, if the plant height is less than or equal to the upper limit, the ratio of leaves in the entire above-ground part of the plant increases, and leaves per plant strain. The amount of harvested can be increased, and a sufficient amount of protein can be secured. In addition, an increase in the weight ratio of leaves that are easy to handle in the purification step can reduce the purification load, and as a result, it is preferable because proteins can be easily secured.
In addition, the "plant height" here means the length from the lower end of the above-ground part to the growth point, and is obtained by measuring the length of the plant height after excising the underground part of the plant immediately after harvesting. it can.

栽培工程で栽培される植物は、その地上部新鮮重量(g)が3g以上であることが好ましく、10g以上であることがより好ましく、また、100g以下であることが好ましく、70g以下であることがより好ましい。
地上部新鮮重量が、上述の範囲内である植物は生長速度が速く、このような生長速度の速い時期にある植物を用いると、有用タンパク質の生産効率が向上するので好ましい。特に、植物の高速栽培が可能な条件で栽培工程を実施する場合には、後述の光の照射サイクルと気温変動の制御による、本発明の効果が顕著に得られるため好ましい。高速栽培可能な条件とは、前述の養液を常に供給しながら栽培すること、光の照射時間を長くすること、養液中の肥料成分を多くすること、bare-root法を採用することなどが挙げられ、これらの条件を適宜組み合わせることにより、例えばタバコであれば、育苗を含む栽培期間28日間で地上部新鮮重量60g以上とすることが可能である。
The plant cultivated in the cultivation process preferably has an above-ground fresh weight (g) of 3 g or more, more preferably 10 g or more, and preferably 100 g or less, and 70 g or less. Is more preferable.
A plant having an above-ground fresh weight within the above-mentioned range has a high growth rate, and it is preferable to use a plant in such a high growth rate because the production efficiency of useful proteins is improved. In particular, when the cultivation process is carried out under conditions that enable high-speed cultivation of plants, the effects of the present invention can be remarkably obtained by controlling the light irradiation cycle and temperature fluctuation described later. Conditions that enable high-speed cultivation include cultivation while constantly supplying the aforementioned nutrient solution, increasing the light irradiation time, increasing the amount of fertilizer components in the nutrient solution, adopting the bare-root method, etc. By appropriately combining these conditions, for example, tobacco, it is possible to achieve a fresh weight of 60 g or more in the above-ground part in a cultivation period of 28 days including raising seedlings.

栽培工程で栽培される植物は、その葉重量(g)が2.5g以上であることが好ましく、7.5g以上であることがより好ましく、また、80g以下であることが好ましく、60g以下であることがより好ましい。葉重量が、上述の範囲内である植物は、生長速度が速く、このような生長速度の速い時期にある植物を用いると、有用タンパク質の生産効率が向上するので好ましい。   The plant cultivated in the cultivation process preferably has a leaf weight (g) of 2.5 g or more, more preferably 7.5 g or more, and preferably 80 g or less, and 60 g or less. More preferably. A plant having a leaf weight within the above-mentioned range has a high growth rate, and it is preferable to use a plant in such a high growth rate because the production efficiency of useful proteins is improved.

栽培工程において使用される光源としては、特に制限されないが、太陽光、蛍光灯、LED、冷陰極蛍光ランプ(CCFL、HEFL)、無機・有機EL等を例示することができる。好ましくは、蛍光灯、LED、冷陰極蛍光ランプが挙げられる。LEDは、白熱電球、HIDランプと比較して、光変換効率が高く省電力であるので好ましい。また、植物に葉焼け障害を引き起こす熱線の放出量が小さい点でも好ましい。   Although it does not restrict | limit especially as a light source used in a cultivation process, Sunlight, a fluorescent lamp, LED, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL, HEFL), inorganic, organic EL, etc. can be illustrated. Preferably, a fluorescent lamp, LED, and cold cathode fluorescent lamp are mentioned. The LED is preferable because it has high light conversion efficiency and power saving as compared with an incandescent bulb and an HID lamp. It is also preferable in that the amount of heat rays that cause leaf burning damage to plants is small.

本発明おいて、上記光源の中でも蛍光灯、LED、冷陰極蛍光ランプ等の人工光を点灯することによる点灯時間(以下、昼時間と称する場合がある)と、それらを消灯することによる消灯時間(以下、夜時間と称する場合がある)との照射サイクル(以下、昼夜サイクルと称する場合がある)を、栽培工程中に1サイクル以上設けると共に、昼時間の気温を夜時間の気温よりも少なくとも1℃高く制御することを特徴とする。なお、ここで照射(昼夜)サイクルの1サイクルとは、1回の点灯時間と1回の消灯時間からなり、点灯と消灯を各々1回含む期間である。   In the present invention, among the above light sources, a lighting time (hereinafter sometimes referred to as daytime) by turning on artificial light such as a fluorescent lamp, an LED, a cold cathode fluorescent lamp, and a turn-off time by turning them off. (Hereinafter, sometimes referred to as night time) Irradiation cycle (hereinafter sometimes referred to as day / night cycle) is provided at least one cycle during the cultivation process, and at least the daytime temperature is higher than the nighttime temperature. It is characterized by being controlled to 1 ° C higher. Here, one cycle of irradiation (day and night) cycle is a period including one lighting time and one light-off time, and includes one time each of lighting and light-off.

まず、光の照射サイクルの制御について説明する。
照射サイクルの1サイクルにおける点灯(昼)時間は、1日に1サイクルの場合には、約10時間以上であることが好ましく、より好ましくは12時間以上、さらに好ましくは14時間以上、特に好ましくは15時間以上であって、23時間以下であることが好ましく、より好ましくは22時間以下、さらに好ましくは21時間以下、特に好ましくは20時間以下である。一方、光の照射サイクルの1サイクルにおける消灯(夜)時間は、約1時間以上であることが好ましく、より好ましくは2時間以上、さらに好ましくは3時間以上、特に好ましくは4時間以上であって、14時間以下であることが好ましく、より好ましくは12時間以下、さらに好ましくは10時間以下である。
First, control of the light irradiation cycle will be described.
The lighting (daytime) time in one cycle of the irradiation cycle is preferably about 10 hours or more, more preferably 12 hours or more, further preferably 14 hours or more, particularly preferably in the case of one cycle per day. It is preferably 15 hours or longer and 23 hours or shorter, more preferably 22 hours or shorter, still more preferably 21 hours or shorter, particularly preferably 20 hours or shorter. On the other hand, the turn-off (night) time in one light irradiation cycle is preferably about 1 hour or more, more preferably 2 hours or more, still more preferably 3 hours or more, and particularly preferably 4 hours or more. 14 hours or less, more preferably 12 hours or less, still more preferably 10 hours or less.

1日に1サイクルを超える照射サイクルとした場合には、照射サイクルの1サイクルにおける点灯(昼)時間は、1サイクルの昼夜合計時間の40%以上が好ましく、50%以上がより好ましく、98%以下が好ましく、95%以下がより好ましい。
1サイクルを1日を超えて実施する照射サイクルとした場合には、照射サイクルの1サイクルにおける点灯(昼)時間は、1サイクルの昼夜合計時間の45%以上が好ましく、55%以上がより好ましく、98%以下が好ましく、95%以下がより好ましい。
In the case of an irradiation cycle exceeding one cycle per day, the lighting (daytime) time in one cycle of the irradiation cycle is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, and more preferably 98%. The following is preferable, and 95% or less is more preferable.
When one cycle is an irradiation cycle that is performed for more than one day, the lighting (daytime) time in one cycle of the irradiation cycle is preferably 45% or more of the total time of day and night of one cycle, and more preferably 55% or more. 98% or less is preferable, and 95% or less is more preferable.

昼夜の合計時間は特に制限されないが、少なくとも6時間以上であることが好ましく、12時間以上がより好ましく、好ましくは72時間以下、より好ましくは48時間以下である。つまり1日に4サイクル以下であって、3日で1サイクル以上であることが好ましい。   The total time of day and night is not particularly limited, but is preferably at least 6 hours or more, more preferably 12 hours or more, preferably 72 hours or less, more preferably 48 hours or less. That is, it is preferably 4 cycles or less per day and 1 cycle or more in 3 days.

なお、ここで照射する光は、パルス光であってもよい。パルス光は、1マイクロ秒〜1秒間の短い間隔でLED等を点滅させることにより得られるものであり、このようなパルス光を用いることにより、生理学上植物が光を必要としない時間には光を当てず、光を必要とする時間だけ光を当てることができるので光合成速度を上昇させ、電力コストを抑えることができる。この場合の照射時間は、LEDが点灯していない時間も照射時間に含むこととし、1日当たりのパルス光照射した時間の合計とする。   Note that the light irradiated here may be pulsed light. Pulsed light is obtained by blinking an LED or the like at short intervals of 1 microsecond to 1 second. By using such pulsed light, light is emitted at a time when a plant does not need light physiologically. Since the light can be applied only for the time required for light, the photosynthesis speed can be increased and the power cost can be reduced. In this case, the irradiation time includes the time when the LED is not turned on, and is the total of the irradiation time of the pulsed light per day.

また、栽培工程の全期間にわたって、照射(昼夜)サイクルの条件を上記の条件とする必要はなく、例えば、栽培工程を前半と後半に分けて後半のみ照射サイクルの条件を上記の条件とするなど、栽培工程のうちの一定期間のみ上記の条件下で植物を栽培してもよい。この場合、上記の条件下とする期間としては、全栽培期間の3%以上の期間が好ましく、10%以上の期間がより好ましい。また、上記の照射サイクルの条件とする期間は、栽培期間の後半とすることが好ましく、少なくとも栽培期間の終了までの3%以上とすることがより好ましい。これは、植物は栽培期間の最終段階で急速に成長する場合が多いことから、植物の頑健性を向上させるためには、この急速成長期に光の照射サイクルと気温変動の制御を行うことが特に有効である。   Moreover, it is not necessary to set the conditions of the irradiation (day and night) cycle over the entire period of the cultivation process as described above. For example, the cultivation process is divided into the first half and the second half, and the conditions of the irradiation cycle are set as the above conditions only in the second half. The plant may be cultivated under the above conditions only for a certain period in the cultivation process. In this case, as a period set as said conditions, the period of 3% or more of the whole cultivation period is preferable, and the period of 10% or more is more preferable. Moreover, it is preferable that the period used as conditions of said irradiation cycle shall be the second half of a cultivation period, and it is more preferable to set it as 3% or more until the completion | finish of a cultivation period at least. This is because plants often grow rapidly at the final stage of the cultivation period, so in order to improve the robustness of the plant, it is necessary to control the light irradiation cycle and temperature fluctuation during this rapid growth period. It is particularly effective.

栽培工程の全期間のうち、照射サイクルの条件を上記の条件としない期間の照射サイクルの条件については特に制限はなく、この期間は、閉鎖型植物工場で24時間連続昼時間でもよく、開放型植物工場で太陽光のもと、1日24時間サイクルで栽培してもよい。   Of the entire period of the cultivation process, there is no particular limitation on the conditions of the irradiation cycle when the irradiation cycle condition is not the above-mentioned condition, and this period may be 24 hours continuous daytime in a closed plant factory, or open type The plant may be cultivated in a 24-hour cycle a day under sunlight.

次に、気温変動の制御について説明する。なお、本明細書において栽培工程における「気温」とは、栽培する植物付近の空気の温度を意味する。よって、例えば、植物の半径30cm以内に設置された温度計で、植物栽培容器棚の棚面から6cm〜12cmの高さの位置で測定した温度を気温とする。環境制御された部屋全体の温度を一定とした場合には部屋全体の温度を気温とし、部屋内に設置された植物栽培容器棚ごとに温度を設定した場合には各棚の温度を気温と称する。   Next, control of temperature fluctuation will be described. In the present specification, “air temperature” in the cultivation process means the temperature of air near the plant to be cultivated. Therefore, for example, the temperature measured at a height of 6 cm to 12 cm from the shelf surface of the plant cultivation container shelf by a thermometer installed within a radius of 30 cm of the plant is the temperature. When the temperature of the entire environment-controlled room is constant, the temperature of the entire room is referred to as air temperature, and when the temperature is set for each plant cultivation container shelf installed in the room, the temperature of each shelf is referred to as air temperature. .

栽培工程での温度制御は、閉鎖型植物工場における任意の方法で行うことができ、例えば、エアーコンディショナー、クーラー、ヒーター又はこれらの組み合わせである。寒冷地における温度制御手段としては、通常、植物工場内を所定温度に加温する暖房装置が用いられている。具体的には、例えばボイラーや温風型加温機、電気式ヒーター、発熱ランプ、ヒートポンプ等を用いた暖房装置・加温装置が使用され、植物工場内の空気や水耕栽培に用いる養液を所定温度に加温・温度制御することができる。   The temperature control in the cultivation process can be performed by any method in a closed plant factory, for example, an air conditioner, a cooler, a heater, or a combination thereof. As a temperature control means in a cold region, a heating device that warms the plant factory to a predetermined temperature is usually used. Specifically, for example, a heating device or a heating device using a boiler, a warm air heater, an electric heater, a heating lamp, a heat pump, or the like is used, and air in a plant factory or a nutrient solution used for hydroponics Can be heated to a predetermined temperature and temperature controlled.

栽培工程での気温は、昼時間の気温が夜時間の気温よりも少なくとも1℃高く制御されていれば特に限定されないが、昼時間の気温は、夜時間の気温よりも2℃以上高いことが好ましく、より好ましくは3℃以上、それより好ましくは4℃以上、さらに好ましくは5℃以上、特に好ましくは8℃以上であれば、目的とするタンパク質の発現効率向上が見られるため好ましい。また、昼時間と夜時間の気温差の上限値としては、好ましくは30℃以下であり、より好ましくは25℃以下であり、さらに好ましくは20℃以下、場合によって好ましくは15℃以下である。従って、昼時間の気温を25℃に設定した場合、夜時間の気温は、5〜24℃が好ましく、10〜23℃がより好ましい。昼時間又は夜時間のそれぞれの気温は、常に一定である必要はなく、平均値として上記範囲にあればよいが、好ましくは、昼時間及び夜時間のそれぞれの期間内において±5℃以内、好ましくは±2℃以内、さらに好ましくは±1℃以内に制御されることが望ましい。   The temperature in the cultivation process is not particularly limited as long as the daytime temperature is controlled at least 1 ° C higher than the nighttime temperature, but the daytime temperature may be 2 ° C higher than the nighttime temperature. More preferably, it is 3 ° C. or more, more preferably 4 ° C. or more, further preferably 5 ° C. or more, and particularly preferably 8 ° C. or more, since the expression efficiency of the target protein is improved. Moreover, as an upper limit of the temperature difference of daytime and night time, Preferably it is 30 degrees C or less, More preferably, it is 25 degrees C or less, More preferably, it is 20 degrees C or less, Preferably it is 15 degrees C or less. Therefore, when the daytime air temperature is set to 25 ° C, the nighttime air temperature is preferably 5 to 24 ° C, more preferably 10 to 23 ° C. The temperature of each daytime or nighttime does not need to be always constant, and may be within the above range as an average value, but preferably within ± 5 ° C. within each period of daytime and nighttime, preferably Is preferably controlled within ± 2 ° C., more preferably within ± 1 ° C.

栽培工程での気温は、特に限定されないが、照射(昼夜)サイクルにおける点灯(昼)時間の気温は18℃以上であることが好ましく、より好ましくは20℃以上であって、35℃以下が好ましく、より好ましくは33℃以下である。照射サイクルにおける消灯(夜)時間の気温は5℃以上であることが好ましく、より好ましくは10℃以上であって、28℃以下が好ましく、より好ましくは26℃以下である。   The temperature in the cultivation process is not particularly limited, but the temperature during lighting (daytime) in the irradiation (day and night) cycle is preferably 18 ° C or higher, more preferably 20 ° C or higher, and preferably 35 ° C or lower. More preferably, it is 33 degrees C or less. The temperature of the light-off (night) time in the irradiation cycle is preferably 5 ° C or higher, more preferably 10 ° C or higher, preferably 28 ° C or lower, more preferably 26 ° C or lower.

これらの条件を満たすように植物を生育させるための栽培環境は、植物の生育および有用タンパク質の生産に適した条件であれば特に制限されないが、例えば、以下の条件で栽培することができる。   The cultivation environment for growing the plant so as to satisfy these conditions is not particularly limited as long as it is a condition suitable for the growth of the plant and the production of useful proteins. For example, it can be cultivated under the following conditions.

上記昼夜サイクルにおける気温の変動に基づき、水耕栽培に用いる養液の温度(以下、液温ともいう。)も通常これに従って変動する。しかしながら、必ずしも液温が変動する必要はなく、液温が昼夜を通して一定である、又は昼夜サイクルの気温変動とは異なる範囲で液温が変動するように制御されていてもよい。なお、「液温が一定である」とは、特定期間での温度差が±2℃以内、好ましくは±1℃以内であることをいう。
このとき、夜時間における液温が、夜時間における気温以上に制御されることが好ましく、気温より高く制御されることがさらに好ましい。例えば、夜時間の間の液温が、好ましくは気温と同等から10℃の範囲されることが好ましく、より好ましくは1〜5℃高い範囲内で制御されることである。具体的には、夜時間の気温が20℃のとき、液温20〜30℃であり、好ましくは21〜25℃である。
また、夜時間における液温と気温との差が、昼時間における液温と気温との差よりも小さいことが好ましい。
Based on the fluctuation of the air temperature in the day-and-night cycle, the temperature of the nutrient solution used for hydroponics (hereinafter also referred to as “liquid temperature”) usually varies accordingly. However, the liquid temperature is not necessarily changed, and the liquid temperature may be constant throughout the day or night, or may be controlled so that the liquid temperature fluctuates in a range different from the temperature fluctuation of the day / night cycle. “The liquid temperature is constant” means that the temperature difference in a specific period is within ± 2 ° C., preferably within ± 1 ° C.
At this time, it is preferable that the liquid temperature at night time is controlled to be higher than the temperature at night time, and more preferably higher than the air temperature. For example, the liquid temperature during the night time is preferably controlled within the range of 10 ° C. to 10 ° C., more preferably 1-5 ° C. higher. Specifically, when the nighttime air temperature is 20 ° C, the liquid temperature is 20-30 ° C, and preferably 21-25 ° C.
Moreover, it is preferable that the difference between the liquid temperature and the air temperature during night time is smaller than the difference between the liquid temperature and the air temperature during daytime.

液温は常に一定である必要はなく、10〜30℃、好ましくは15〜27℃の範囲内で変動してもよく、したがって上記夜時間の気温と液温との温度差も変動するが、夜時間を通じた平均値で制御されていてもよい。
また、昼夜で液温が変動するように制御する場合、夜時間における液温が気温以上に制御されていればよく、気温と同様に昼時間の液温が夜時間の液温よりも高くてもよいし、逆に、夜時間の液温が昼時間の液温よりも高くてもよい。
The liquid temperature does not always need to be constant, and may vary within a range of 10 to 30 ° C., preferably 15 to 27 ° C. Therefore, the temperature difference between the nighttime temperature and the liquid temperature also varies, It may be controlled by an average value throughout the night time.
In addition, when controlling the liquid temperature to fluctuate day and night, it is only necessary that the liquid temperature at night time is controlled to be higher than the air temperature. Like the air temperature, the liquid temperature at daytime is higher than the liquid temperature at night time. Alternatively, on the contrary, the liquid temperature at nighttime may be higher than the liquid temperature at daytime.

一方、昼時間の液温は、特に限定されるものではないが、好ましくは昼時間の気温と同等か、あるいはそれよりも低く制御されることが好ましい。通常、植物の生長促進のために、昼時間の温度は比較的高めに制御する傾向があることより、液温をこれ以下の温度とすることが養液中の溶存酸素等の観点から好ましい。例えば、昼時間の液温は昼時間の気温よりも1℃以上低くすることが好ましく、より好ましくは2℃以上、さらに好ましくは3℃以上低くすることである。具体的には、液温は、昼時間の間、28℃以下、好ましくは25℃以下であり、夜時間の間は、10℃以上、好ましくは15℃以上である。   On the other hand, the liquid temperature during the daytime is not particularly limited, but is preferably controlled to be equal to or lower than the daytime air temperature. Usually, in order to promote the growth of plants, the daytime temperature tends to be controlled relatively high, so that the liquid temperature is preferably lower than this from the viewpoint of dissolved oxygen in the nutrient solution. For example, the liquid temperature during the daytime is preferably 1 ° C. or more lower than the air temperature during the daytime, more preferably 2 ° C. or more, and further preferably 3 ° C. or more. Specifically, the liquid temperature is 28 ° C. or lower during daytime, preferably 25 ° C. or lower, and 10 ° C. or higher, preferably 15 ° C. or higher during night time.

栽培工程での養液の温度(液温)制御は、閉鎖型植物工場における任意の方法で行うことができ、例えば、養液を循環させている場合には、タンク内にヒーター又は冷却器を入れ、タンクから送り出す養液の温度を制御する方法等が挙げられる。なお、液温は、各栽培棚で異なる温度に制御してもよい。   The temperature (liquid temperature) of the nutrient solution in the cultivation process can be controlled by any method in a closed plant factory. For example, when the nutrient solution is circulated, a heater or a cooler is installed in the tank. The method of controlling the temperature of the nutrient solution put in and sent out from the tank is mentioned. In addition, you may control liquid temperature to different temperature in each cultivation shelf.

上記条件下で栽培して得られた植物は、通常の植物に比べて頑健性が向上し、アグロバクテリウムを浸潤させるときの減圧処理による植物の機械的な損傷に対して耐性を有すると推測される。さらに、頑健性が向上した植物は、アグロバクテリウムに対する生物学的な耐性も有すると考えられ、アグロバクテリウム感染後の生長が促進され、十分なバイオマス量の増加が見込めるうえ、目的とするタンパク質発現も向上しているものと思われる。
本発明の栽培方法により、植物の物理的強度が向上する理由は必ずしも明らかではないが、例えば、葉の光合成で合成されたエネルギーの転流(植物体の、ある部分で合成された物質が篩管(しかん)を通して他の部分に運ばれること)が、夜時間の間に促進され植物体そのものが頑健となることによって、アグロバクテリウムを浸潤させる際の機械的ダメージにも耐え得る健康な状態の植物を得られると推測される。また、アグロバクテリウムに対する生物学的な耐性も獲得したと推測される。その結果、一過性発現における目的タンパク質の発現効率が向上したと考えられる。
Presumably, plants obtained under the above conditions have improved robustness compared to normal plants and are resistant to mechanical damage caused by reduced pressure treatment when infiltrating Agrobacterium. Is done. In addition, plants with improved robustness are also considered to have biological resistance to Agrobacterium, growth after Agrobacterium infection is promoted, and a sufficient amount of biomass can be expected. It seems that expression is also improving.
Although the reason why the physical strength of the plant is improved by the cultivation method of the present invention is not necessarily clear, for example, the energy transduction synthesized by leaf photosynthesis (the substance synthesized in a certain part of the plant is sieved). It is transported to other parts through the tube), and it is able to withstand mechanical damage when infiltrating Agrobacterium by being promoted during the night time and making the plant itself robust. It is presumed that the plant in the state can be obtained. It is also assumed that biological resistance to Agrobacterium was acquired. As a result, it is considered that the expression efficiency of the target protein in transient expression was improved.

通常、栽培工程においては、24時間連続光照射の方が、植物自体は大きく成長する、すなわち、バイオマス量が増えるため、タンパク質の回収量増加を目指す場合には好ましいと考えられる。しかしながら、本発明の方法では、植物工場の生産性向上(栽培棚多段化などにより空間効率向上)のためにバイオマス量を減らしたとしても、タンパク質の発現量(全植物葉重量当たりの目的タンパク質量)を増加させることで最終的なタンパク質の回収量を向上させ得る。加えて、予想外にも、アグロバクテリウム感染後のバイオマス量を増加させることができ、目的のタンパク質の総量を増やすことができることが明らかとなった。   In general, in the cultivation process, continuous light irradiation for 24 hours is considered preferable when the plant itself grows larger, that is, when the amount of biomass increases, so that the amount of recovered protein is increased. However, in the method of the present invention, even if the amount of biomass is reduced in order to improve the productivity of plant factories (increase in space efficiency due to multi-stage cultivation shelves, etc.), the amount of protein expressed (the amount of target protein per total plant leaf weight) ) Can be increased to improve the final protein recovery. In addition, unexpectedly, it was revealed that the amount of biomass after Agrobacterium infection can be increased and the total amount of the target protein can be increased.

転流の促進は、人工光を消灯することのみでなく、気温にも影響を受けているものと考えられる。さらに水耕栽培の場合には、地上部の植物が接する気温と、根の部分が接触する液温の関係に基づいて、例えば、地上部の気温が液温より低いときに、特に転流が促進されるものと考えられる。   The promotion of commutation is considered to be influenced not only by turning off the artificial light but also by the temperature. Furthermore, in the case of hydroponics, on the basis of the relationship between the temperature at which the above-ground plant is in contact with the liquid temperature at which the root part is in contact, for example, when the above-ground temperature is lower than the liquid temperature, the commutation is particularly It is considered to be promoted.

また、上記条件下で栽培することで頑健性の高い植物を栽培することができるため、アグロバクテリウムを浸潤させる際の植物の機械的損傷、特に葉の損傷を防ぐことで、発現工程で産生された目的タンパク質に不純物が混入することが防止でき、目的タンパク質の発現効率が向上すると考えられる。例えば、葉の損傷による変性タンパク質の生成を防止することが挙げられる。変性タンパク質の産生が抑制されることで目的タンパク質の純度が向上し、結果として発現効率が向上する。   In addition, because it is possible to cultivate highly robust plants by cultivating under the above conditions, it is produced in the expression process by preventing mechanical damage of plants when infiltrating Agrobacterium, especially leaf damage It is considered that impurities can be prevented from being mixed into the target protein and the expression efficiency of the target protein is improved. For example, preventing the generation of denatured proteins due to leaf damage. By suppressing the production of the denatured protein, the purity of the target protein is improved, and as a result, the expression efficiency is improved.

上述のことから、本発明の栽培工程で得られた植物はアグロバクテリウムの感染に対する耐性を有し、感染工程でアグロバクテリウムを用いて導入されたポリヌクレオチドが高効率でタンパク質を発現することが可能となる。その結果、目的とする有用タンパク質の発現効率および発現量を向上させることができると考えられる。この効果は、有用タンパク質の種類を問わず期待できる。   From the above, the plant obtained in the cultivation process of the present invention has resistance to Agrobacterium infection, and the polynucleotide introduced using Agrobacterium in the infection process expresses the protein with high efficiency. Is possible. As a result, it is considered that the expression efficiency and expression level of the target useful protein can be improved. This effect can be expected regardless of the type of useful protein.

また、このような効果は、栽培工程における昼夜の湿度、二酸化炭素濃度及び循環水中の肥料濃度を制御することによってもさらに有効である。
栽培工程における二酸化炭素濃度は、通常300ppm以上、好ましくは500ppm以上であり、また、通常5000ppm以下、好ましくは3000ppm以下である。例えば、昼時間の二酸化炭素濃度が、夜時間の二酸化炭素濃度よりも少なくとも100ppm高く、好ましくは500ppm以上、1000ppm以上高く設定することで、本発明の効果が顕著になる場合がある。
Moreover, such an effect is further effective by controlling daytime and nighttime humidity, carbon dioxide concentration, and fertilizer concentration in circulating water in the cultivation process.
The carbon dioxide concentration in the cultivation process is usually 300 ppm or more, preferably 500 ppm or more, and usually 5000 ppm or less, preferably 3000 ppm or less. For example, when the daytime carbon dioxide concentration is set at least 100 ppm higher than the nighttime carbon dioxide concentration, preferably 500 ppm or more and 1000 ppm or more, the effect of the present invention may be remarkable.

栽培工程における植物工場内の相対湿度は、好ましくは20%以上、より好ましくは30%以上であり、また、通常100%以下、好ましくは95%以下である。例えば、昼時間と夜時間の相対湿度の間に50%以内で差を設けることで、本発明の効果が顕著になる場合がある。   The relative humidity in the plant factory in the cultivation process is preferably 20% or more, more preferably 30% or more, and is usually 100% or less, preferably 95% or less. For example, by providing a difference within 50% between the relative humidity of daytime and nighttime, the effect of the present invention may become remarkable.

また、本工程の1つの好ましい実施形態として、養液に溶解した肥料濃度を昼夜のサイクルに合わせて最適化し、液温を一定にして昼夜循環することを含む。一定の液温とは、常に一定である必要はなく、平均値として所定の温度であればよいが、好ましくは所定の温度の±2℃以内、さらに好ましくは±1℃以内に制御されることが望ましい。最適な肥料濃度とは、例えば、肥料の構成成分によっても異なるが、光合成の盛んな昼時間の濃度を高くし、夜時間の濃度を相対的に低下させることが挙げられる。あるいは、植物体の構造を強化するための栄養素については夜時間の濃度を相対的に高くすることでもよい。   Moreover, as one preferable embodiment of this process, the fertilizer density | concentration melt | dissolved in the nutrient solution is optimized according to a cycle of day and night, and includes circulating the day and night with a constant liquid temperature. The constant liquid temperature need not always be constant, and may be a predetermined temperature as an average value, but is preferably controlled within ± 2 ° C., more preferably within ± 1 ° C. of the predetermined temperature. Is desirable. The optimum fertilizer concentration differs depending on, for example, the components of the fertilizer, but it is possible to increase the concentration during daytime when photosynthesis is active and relatively reduce the concentration during nighttime. Or about the nutrient for strengthening the structure of a plant body, you may make the nighttime density | concentration relatively high.

なお、本発明の製造方法においては、栽培工程の前半に育苗工程を行うことが好ましい。育苗工程とは、植物の苗を一定期間人工的な環境下で発芽・育成させ、その後の栽培工程に移植するまでの工程をいう。該育苗工程における温度、湿度等の条件は上記栽培工程における条件と同様の条件とすることができる。また、光照射の条件も太陽光、蛍光灯、LED、冷陰極蛍光ランプ(CCFL、HEFL)、無機・有機EL等を用いた通常の条件を採用することができるが、育苗工程においては、光照射の時間が一日当たり12時間以上24時間以下であるサイクル下で植物を育苗することが好ましい。なお、「光の照射時間が1日あたり12時間以上24時間以下」とは、必ずしも連続照射でなくてもよく、例えば、照射時間が1日あたり20時間の場合、10時間以上の連続照射を1日に2回行なってもよい。すなわち、一日に一回以上の昼夜サイクルで生育させ得る。   In addition, in the manufacturing method of this invention, it is preferable to perform a seedling raising process in the first half of a cultivation process. The seedling raising process refers to a process until a seedling of a plant is germinated and grown in an artificial environment for a certain period and transplanted to a subsequent cultivation process. Conditions such as temperature and humidity in the seedling raising process can be the same as the conditions in the cultivation process. In addition, light irradiation conditions may be normal conditions using sunlight, fluorescent lamps, LEDs, cold cathode fluorescent lamps (CCFL, HEFL), inorganic / organic EL, etc. It is preferable to grow plants under a cycle in which the irradiation time is 12 hours or more and 24 hours or less per day. The “light irradiation time of 12 hours or more and 24 hours or less per day” is not necessarily continuous irradiation. For example, when the irradiation time is 20 hours per day, continuous irradiation of 10 hours or more is performed. You may do it twice a day. That is, it can be grown in a day / night cycle of one or more times a day.

<感染工程>
感染工程では、前記栽培工程で得られた植物に、有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドを有するアグロバクテリウムを圧力サイクル処理により感染させる。圧力サイクル処理には、加圧又は減圧処理を含む。大気圧(通常は、1気圧=101.325kPa=約0.1MPa)よりも高い圧力で処理する加圧処理を行なう場合、少なくとも1.1気圧(112kPa)、1.5気圧(152kPa)、2気圧(203kPa)、2.5気圧(253kPa)、3気圧(304kPa)、4気圧(405kPa)若しくは5気圧(507kPa)又は任意の中間値又はこれを超える任意の値で処理する。好ましくは1.7気圧(172kPa)〜10気圧(1013kPa)の範囲であり、より好ましくは4気圧(405kPa)〜8気圧の範囲である。大気圧よりも低い圧力で処理する減圧処理を行なう場合、0.005気圧(0.5kPa)〜0.3気圧(30kPa)の範囲が好ましく、0.01気圧(1.0kPa)〜0.1気圧(10.1kPa)の範囲がより好ましく、0.02気圧(2.0kPa)〜0.06気圧(6.1kPa)の範囲がさらに好ましい。減圧の圧力が高すぎる場合は、感染液の浸潤が不十分になるため好ましくない。逆に圧力が低すぎる場合は、液体が沸点に達し著しく蒸発して液体が減少し浸潤が不十分になることや、製造プロセスや設備が大がかりになるためやはり好ましくない。したがって、これらの加圧処理又は減圧処理する時間は、植物の種類や処理する組織に応じて適宜設定することができるが、10秒〜10分であり、好ましくは20秒〜5分であり、さらに好ましくは30秒〜3分程度である。
<Infectious process>
In the infection step, the plant obtained in the cultivation step is infected with Agrobacterium having a polynucleotide encoding a useful protein by pressure cycle treatment. The pressure cycle process includes pressurization or decompression process. In the case of performing a pressure treatment that is performed at a pressure higher than atmospheric pressure (usually 1 atm = 101.325 kPa = about 0.1 MPa), at least 1.1 atm (112 kPa), 1.5 atm (152 kPa), 2 It is processed at atmospheric pressure (203 kPa), 2.5 atmospheric pressure (253 kPa), 3 atmospheric pressure (304 kPa), 4 atmospheric pressure (405 kPa) or 5 atmospheric pressure (507 kPa) or any intermediate value or any value exceeding this. It is preferably in the range of 1.7 atmospheres (172 kPa) to 10 atmospheres (1013 kPa), more preferably in the range of 4 atmospheres (405 kPa) to 8 atmospheres. In the case of performing a pressure reduction treatment at a pressure lower than the atmospheric pressure, a range of 0.005 atm (0.5 kPa) to 0.3 atm (30 kPa) is preferable, and 0.01 atm (1.0 kPa) to 0.1 The range of atmospheric pressure (10.1 kPa) is more preferable, and the range of 0.02 atmospheric pressure (2.0 kPa) to 0.06 atmospheric pressure (6.1 kPa) is more preferable. When the pressure of decompression is too high, infiltration of the infectious solution becomes insufficient, which is not preferable. On the other hand, when the pressure is too low, the liquid reaches the boiling point and remarkably evaporates to decrease the liquid, resulting in insufficient infiltration and a large manufacturing process and equipment, which is also not preferable. Therefore, the time for these pressure treatments or pressure reduction treatments can be appropriately set according to the type of plant and the tissue to be treated, but is 10 seconds to 10 minutes, preferably 20 seconds to 5 minutes, More preferably, it is about 30 seconds to 3 minutes.

有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドとは、目的とする有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドのことである。目的とする有用タンパク質とは、有用タンパク質として例示したタンパク質のことである。ポリヌクレオチドとしては、天然型の配列に、目的とする有用タンパク質が得られる範囲内で、適宜、変異や改変を加えたものを用いてもよい。   The polynucleotide encoding a useful protein is a polynucleotide encoding a target useful protein. The target useful protein is a protein exemplified as a useful protein. As the polynucleotide, a natural sequence that has been appropriately mutated or modified within the range in which the intended useful protein can be obtained may be used.

有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドを植物内で過剰発現させるには、該ポリヌクレオチドを適当なプロモーターの下流に機能的に連結し、得られたポリヌクレオチド構築物をアグロバクテリウム法によって植物細胞に導入すればよい。上記プロモーターは、例えば、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)の35Sプロモーター、イネのアクチンプロモーターやElongation factor 1βプロモーター、トウモロコシのユビキチンプロモーターなどを挙げることができるが、これらに限定されない。   In order to overexpress a polynucleotide encoding a useful protein in a plant, the polynucleotide is operably linked downstream of an appropriate promoter, and the resulting polynucleotide construct is introduced into a plant cell by the Agrobacterium method. That's fine. Examples of the promoter include, but are not limited to, the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter, the rice actin promoter, the elongation factor 1β promoter, and the corn ubiquitin promoter.

アグロバクテリウム法を行う際は、アグロバクテリウムのTiプラスミドやRiプラスミド由来のT−DNA(transfer DNA)を含むバイナリーベクターまたは中間ベクターを用いることができる(Nucl. Acids Res. 12(22):8711-8721 (1984), Plasmid, 7, 15-29 (1982))。バイナリーベクターの具体例として、pBI系ベクター(例えば、pRiceFOX)、pPZP系ベクター(Plant Molecular Biology 25(6): 989-94. (1994))、pCAMBIA系ベクター(ベクター骨格:pPZPベクター)、pSMA系ベクター(Plant Cell Reports 19: 448-453. (2000))を挙げることができるが、これらに限定されない。   When performing the Agrobacterium method, a binary vector or an intermediate vector containing T-DNA (transfer DNA) derived from Agrobacterium Ti plasmid or Ri plasmid can be used (Nucl. Acids Res. 12 (22): 8711-8721 (1984), Plasmid, 7, 15-29 (1982)). Specific examples of binary vectors include pBI vectors (for example, pRiceFOX), pPZP vectors (Plant Molecular Biology 25 (6): 989-94. (1994)), pCAMBIA vectors (vector backbone: pPZP vector), pSMA systems A vector (Plant Cell Reports 19: 448-453. (2000)) can be mentioned, but is not limited thereto.

該ポリヌクレオチド構築物を発現させるためには、これらのベクターを用いた一過性発現方法を使用することができる(Journal of Virological Methods, 105:343-348 (2002))。また、アグロバクテリウムによる感染は減圧条件下で行うことが好ましく、Plant Science, 122, 1: 101-108 (1997))によって記載された真空に基づく一過性発現方法を使用することがより好ましい。アグロ接種またはアグロインフィルトレーションにより、ポリヌクレオチド構築物を含むアグロバクテリウムは、組織、例えば、葉、植物の地上構造の一部(茎、葉および花を含む)、植物の他の一部(茎、根、花)、または全草の細胞間の空間に入り込む。表皮の通過後に、アグロバクテリウムは感染し、細胞へとポリヌクレオチドを移行させる。ポリヌクレオチドはエピソームとして転写され、mRNAは翻訳され、感染した細胞中で対象となるタンパク質の産生をもたらすが、核の内部でのポリヌクレオチドの継代は一過性である。   In order to express the polynucleotide construct, a transient expression method using these vectors can be used (Journal of Virological Methods, 105: 343-348 (2002)). In addition, infection with Agrobacterium is preferably performed under reduced pressure conditions, and it is more preferable to use a transient expression method based on vacuum described by Plant Science, 122, 1: 101-108 (1997)). . By agroinoculation or agroinfiltration, the Agrobacterium containing the polynucleotide construct becomes tissue, eg leaves, parts of the plant's ground structure (including stems, leaves and flowers), other parts of the plant (stems , Roots, flowers), or into the space between whole plant cells. After passage through the epidermis, Agrobacterium infects and transfers the polynucleotide into the cell. The polynucleotide is transcribed as an episome and the mRNA is translated, resulting in production of the protein of interest in the infected cell, but passage of the polynucleotide within the nucleus is transient.

<発現工程>
発現工程では感染工程後の植物を栽培して該有用タンパク質を発現させる。発現工程での栽培条件は有用タンパク質が効率よく発現できる条件であれば特に制限されないが、該発現工程における温度、湿度等の条件は上記栽培工程における条件と同様の条件とすることができる。また、光照射の条件も太陽光、蛍光灯、LED、冷陰極蛍光ランプ(CCFL、HEFL)、無機・有機EL等を用いた通常の条件を採用することができる。あるいは、発現させるタンパク質の種類に依存するか又は依存せず、発現に好適な昼夜サイクル及び温湿度等の条件を設定することも可能である。発現工程における栽培日数は、好ましくは3日以上、より好ましくは4日以上であり、また、好ましくは14日以下、より好ましくは10日以下である。
<Expression process>
In the expression step, the plant after the infection step is cultivated to express the useful protein. The cultivation conditions in the expression step are not particularly limited as long as the useful protein can be efficiently expressed. Conditions such as temperature and humidity in the expression step can be the same as the conditions in the cultivation step. Moreover, the normal conditions using sunlight, a fluorescent lamp, LED, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL, HEFL), inorganic / organic EL, etc. are employable as light irradiation conditions. Alternatively, it is possible to set conditions such as day / night cycle and temperature / humidity suitable for expression depending on the type of protein to be expressed or not. The cultivation days in the expression step are preferably 3 days or more, more preferably 4 days or more, and preferably 14 days or less, more preferably 10 days or less.

以下に、発現工程での栽培条件のうち、温度、湿度等の条件の具体例を挙げるが、有用タンパク質が効率よく発現できる条件であれば、栽培条件はこれに制限されない。
栽培気温は、通常10℃以上、好ましくは15℃以上であり、また、通常40℃以下、好ましくは37℃以下である。植物工場内の相対湿度は、通常20%以上、好ましくは30%以上であり、また、通常100%以下、好ましくは95%以下である。植物工場内の二酸化炭素濃度は、通常300ppm以上、好ましくは500ppm以上であり、また、通常5000ppm以下、好ましくは3000ppm以下である。
Specific examples of conditions such as temperature and humidity among the cultivation conditions in the expression step are given below, but the cultivation conditions are not limited thereto as long as the useful protein can be efficiently expressed.
The cultivation temperature is usually 10 ° C or higher, preferably 15 ° C or higher, and is usually 40 ° C or lower, preferably 37 ° C or lower. The relative humidity in the plant factory is usually 20% or more, preferably 30% or more, and usually 100% or less, preferably 95% or less. The carbon dioxide concentration in the plant factory is usually 300 ppm or more, preferably 500 ppm or more, and usually 5000 ppm or less, preferably 3000 ppm or less.

<有用タンパク質回収工程>
発現工程において、植物内に蓄積した有用タンパク質は植物から回収されることが好ましい。植物から有用タンパク質を含む画分を取得し、有用タンパク質を適当な方法により精製することが好ましい。なお、有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドは精製のためのタグ配列を含んでもよい。
<Useful protein recovery process>
In the expression step, the useful protein accumulated in the plant is preferably recovered from the plant. It is preferable to obtain a fraction containing a useful protein from a plant and purify the useful protein by an appropriate method. The polynucleotide encoding the useful protein may contain a tag sequence for purification.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited at all by these Examples.

[実施例1]
1.形質転換アグロバクテリウムの調製
1.1 発現プラスミド
GFP(クラゲ緑色蛍光タンパク質)発現の検討には、以下の2種類の発現プラスミドを用いた。
植物バイナリーベクターpMM444(特開平9−313059号公報)のカナマイシン耐性発現カセット(ノパリンシンターゼ遺伝子のプロモーター、カナマイシン耐性遺伝子、及びノパリンシンターゼ遺伝子のターミネーターからなる)を、pIZI(特開平7−274752)由来のハイグロマイシン耐性発現カセット(カリフラワーモザイクウィルスの35Sプロモーター、ヒマのカタラーゼ遺伝子の第一イントロン、ハイグロマイシン耐性遺伝子、及びノパリンシンターゼ遺伝子のターミネーター)に置換した。このようにして得られたプラスミドに、さらに、pIG221(Plant Cell Physiol., 31, 805(1990))由来のGUS発現カセット(カリフラワーモザイクウィルスの35Sプロモーター、ヒマのカタラーゼ遺伝子の第一イントロン、β−グルクロニダーゼ遺伝子、及びノパリンシンターゼ遺伝子のターミネーターからなる)のβ−グルクロニダーゼ遺伝子をEGFP遺伝子(pEGFP−N3:クローンテック社製)に置換したEGFP発現カセットを導入し、EGFP遺伝子発現プラスミドを作製した(以下、このプラスミドを「pGFP/MM444」と称する。その構造を図1に示す)。
[Example 1]
1. Preparation of transformed Agrobacterium 1.1 Expression plasmids The following two types of expression plasmids were used for the examination of GFP (jellyfish green fluorescent protein) expression.
A kanamycin resistance expression cassette (consisting of a nopaline synthase gene promoter, a kanamycin resistance gene, and a nopaline synthase gene terminator) of a plant binary vector pMM444 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-313059) The hygromycin resistance expression cassette (cauliflower mosaic virus 35S promoter, castor catalase gene first intron, hygromycin resistance gene, and nopaline synthase gene terminator) was substituted. The plasmid thus obtained was further added to a GUS expression cassette derived from pIG221 (Plant Cell Physiol., 31, 805 (1990)) (cauliflower mosaic virus 35S promoter, castor catalase gene first intron, β- An EGFP expression cassette was prepared by introducing an EGFP expression cassette obtained by replacing the β-glucuronidase gene of the glucuronidase gene and the nopaline synthase gene terminator with an EGFP gene (pEGFP-N3: manufactured by Clontech) (hereinafter referred to as “EGFP gene expression plasmid”). This plasmid is called “pGFP / MM444. The structure is shown in FIG. 1).

なお、図1、2において、遺伝子やその制御領域を示す記号の意味は、以下のとおりである。
35SP:カリフラワーモザイクウィルス 35Sプロモーター
int:ヒマカタラーゼ遺伝子 第一イントロン
Nos:ノパリンシンターゼ ターミネーター
Spec:スペクチノマイシン耐性遺伝子
Tc:テトラサイクリン耐性遺伝子
Hm:ハイグロマイシン耐性遺伝子
OripBR322:pBR322 ori
OripRK2:pRK2 ori
BL:T−DNA left border
BR:T−DNA right border
In FIG. 1 and FIG. 2, the meanings of symbols indicating genes and their control regions are as follows.
35SP: cauliflower mosaic virus 35S promoter int: castor bean catalase gene first intron Nos t: nopaline synthase terminator Spec R: spectinomycin resistance gene Tc R: tetracycline resistance gene Hm R: hygromycin resistance gene Ori pBR322: pBR322 ori
Ori pRK2 : pRK2 ori
BL: T-DNA left border
BR: T-DNA right border

また、pGFP/MM444におけるハイグロマイシン耐性発現カセットを削除し、ついで、EGFP発現カセットのEGFP遺伝子をP19遺伝子(tomato bushy stunt virus由来)に置換することでP19遺伝子発現プラスミドを作製した(以下、このプラスミドを「p19/MM444」と称する。その構造を図2に示す)。なお、P19遺伝子はEGFP遺伝子の発現を強化する働きがあり、このp19/MM444は、pGFP/MM444との共発現に供した。   Further, the hygromycin resistance expression cassette in pGFP / MM444 was deleted, and then the EGFP gene in the EGFP expression cassette was replaced with the P19 gene (derived from tomato bushy stunt virus) to prepare a P19 gene expression plasmid (hereinafter referred to as this plasmid). Is referred to as “p19 / MM444.” The structure is shown in FIG. The P19 gene has a function of enhancing the expression of the EGFP gene, and this p19 / MM444 was subjected to co-expression with pGFP / MM444.

1.2 アグロバクテリウムの形質転換と形質転換アグロバクテリウムグリセロールストックの調製
上述のプラスミド(pGFP/MM444、p19/MM444)をそれぞれ、エレクトロポレーション法(Mattanovich et al.1989)によってアグロバクテリウム(Agrobacterium tumefaciens AGL1: Rhizobium radiobacter ATCC BAA-101; American Type Culture Collection (ATCC), Manassas, VA20108,USA)株に導入した(得られた形質転換アグロバクテリウムを、以下、それぞれ、GFP−アグロバクテリウム、P19−アグロバクテリウムと称する)。
1.2 Transformation of Agrobacterium and preparation of transformed Agrobacterium glycerol stock Each of the above plasmids (pGFP / MM444, p19 / MM444) was transformed into Agrobacterium (Mattanovich et al. 1989) by electroporation (Mattanovich et al. 1989). Agrobacterium tumefaciens AGL1: Rhizobium radiobacter ATCC BAA-101; American Type Culture Collection (ATCC), Manassas, VA20108, USA) strain (obtained transformed Agrobacterium, GFP-Agrobacterium, Called P19-Agrobacterium).

形質転換アグロバクテリム(GFP−アグロバクテリウム、P19−アグロバクテリウム)を、カルベニシリン25μg/mlとスペクチノマイシン50μg/mlを含有するLB培地(SIGMA-ALDRICH社製)にて培養後、グリセロール を加えて最終的にグリセロール濃度を30%となるよう調整し、−80℃で保存することで各形質転換アグロバクテリウムグリセロールストックとした。   After culturing the transformed Agrobacterium (GFP-Agrobacterium, P19-Agrobacterium) in LB medium (SIGMA-ALDRICH) containing carbenicillin 25 μg / ml and spectinomycin 50 μg / ml, glycerol was added. In addition, the glycerol concentration was finally adjusted to 30% and stored at −80 ° C. to obtain each transformed Agrobacterium glycerol stock.

1.3 感染工程用形質転換アグロバクテリウムの調製
上記1.2で作成した形質転換アグロバクテリウム(GFP−アグロバクテリウム、P19−アグロバクテリウム)のグリセロールストックをLB培地に植菌して、培養を行った。
培養後、遠心することで集菌し、得られた菌体をインフィルトレーションbuffer(5mM MES、10mM MgCl、pH5.6)に懸濁して濃縮菌液を得た。得られた濃縮菌体をGFP−アグロバクテリウムとP19−アグロバクテリウムの1:1混合菌液のOD600が0.8となるように4Lのインフィルトレーションbufferに加えて、pH5.6に調整し、感染工程用アグロバクテリウム菌液(GFP・P19共発現用)とした。
1.3 Preparation of transformed Agrobacterium for infection process The glycerol stock of transformed Agrobacterium (GFP-Agrobacterium, P19-Agrobacterium) prepared in 1.2 above was inoculated in LB medium, Culture was performed.
After culturing, the cells were collected by centrifugation, and the obtained cells were suspended in an infiltration buffer (5 mM MES, 10 mM MgCl 2 , pH 5.6) to obtain a concentrated bacterial solution. The concentrated bacterial cells obtained were adjusted to pH 5.6 by adding to a 4 L infiltration buffer so that the OD600 of a 1: 1 mixed bacterial solution of GFP-Agrobacterium and P19-Agrobacterium was 0.8. Agrobacterium solution for infection process (for GFP / P19 co-expression) was used.

2.植物バイオマスの調製
2.1 播種
播種用液体肥料(大塚ハウスS1号(大塚アグリテクノ株式会社)0.78g/L、大塚ハウス2号(大塚アグリテクノ株式会社)0.25g/L、pH5.0)を水耕栽培用ウレタンマット(江松化成W587.5mm×D282mm×H28mm:12×2マス、穴径φ9mm)にしみこませ、育苗トレー(W600mm×D300mm×H300mm)に収め、ベンサミアナタバコ(Nictiana benthamiana)種子を播種した。
2. Preparation of plant biomass 2.1 Sowing Liquid fertilizer for sowing (Otsuka House S1 (Otsuka Agritechno Co., Ltd.) 0.78 g / L, Otsuka House 2 (Otsuka Agritechno Co., Ltd.) 0.25 g / L, pH 5.0 ) Into a urethane mat for hydroponics (Ematsu Kasei W587.5mm x D282mm x H28mm: 12 x 2 mass, hole diameter φ9mm), placed in a seedling tray (W600mm x D300mm x H300mm), and benthamiana tobacco ( Nictiana benthamiana) seeds were sown.

2.2 育苗
播種後の植物を人工気象器(NC−410HC)(日本医化器械製作所)にて気温28℃、16時間昼/8時間夜の光サイクルにて12日間生育させた。ここで、人工気象器内の空間は一定の気温が保たれていた。
2.2 Raising seedlings Plants after sowing were grown for 12 days in an artificial meteorological device (NC-410HC) (Nippon Medical Instruments Co., Ltd.) at an air temperature of 28 ° C., 16 hours day / 8 hours night light cycle. Here, a constant temperature was maintained in the space inside the meteorological device.

2.3 栽培(前期)
2.2で育苗に用いたウレタンマットを1マスずつ分離し、栽培(前期)用パネル(W600mm×D300mm、30穴)に移植した。移植後の栽培(前期)用パネルを栽培装置にセットし、湛液方式(deep flow technique, DFT方式)にて9日間栽培した。環境条件および養液条件は以下のとおりに制御した。なお、気温を測定するための温度計は、半径5cm以内に複数の植物が存在する位置であって、植物栽培容器棚の棚面から6cm〜12cmの高さに温度センサーがくるように設置した。
2.3 Cultivation (previous term)
The urethane mat used for raising seedlings in 2.2 was separated one by one and transplanted to a cultivation (previous term) panel (W600 mm × D300 mm, 30 holes). The planting (first term) panel after transplanting was set in a cultivation device, and cultivated for 9 days by a deep flow technique (DFT system). Environmental conditions and nutrient solution conditions were controlled as follows. In addition, the thermometer for measuring air temperature is a position where a plurality of plants exist within a radius of 5 cm, and is installed so that the temperature sensor comes to a height of 6 cm to 12 cm from the shelf surface of the plant cultivation container shelf. .

《環境条件》
−気温:28℃
−相対湿度:60〜80%
−CO濃度:500ppm
−照明:平均光合成光量子束密度(PPFD):160μmol/m・秒、24h連続照射、三波長蛍光灯「ルピカライン」(三菱電機株式会社)
"Environmental condition"
-Temperature: 28 ° C
-Relative humidity: 60-80%
-CO 2 concentration: 500ppm
Illumination: Average photosynthetic photon flux density (PPFD): 160 μmol / m 2 · second, 24 h continuous irradiation, three-wavelength fluorescent lamp “Lupica Line” (Mitsubishi Electric Corporation)

《養液条件》
液体肥料として、肥料A液(大塚ハウスS1号150g/L、大塚ハウス5号(大塚アグリテクノ株式会社)2.5g/L)、肥料B液(大塚ハウス2号100g/L)をそれぞれ脱塩素水に溶解し、等量に混合して使用した。pH調整にはpH調整剤ダウン(大塚アグリテクノ株式会社)および4%KOH水溶液を用いた。養液の電気伝導度(electrical conductivity, EC)およびpHは「らくらく肥料管理機3」(株式会社セムコーポレーション)を用いてEC:2.3mS/cm、pH6.0になるように調整した。また、養液の温度は25℃に制御した。なお、養液温度は、キャリークール(オリオン機械株式会社)を用いて冷却することで、25℃に制御した。EC、pHおよび温度を上記の通り一定とした養液を循環させて、植物の栽培を行った。
《Nutrient conditions》
As liquid fertilizer, fertilizer A liquid (Otsuka House S1 150g / L, Otsuka House 5 (Otsuka Agritechno Co., Ltd.) 2.5g / L) and Fertilizer B Liquid (Otsuka House 2 100g / L) are dechlorinated, respectively. Dissolved in water and mixed in equal amounts. For pH adjustment, a pH adjuster down (Otsuka Agritechno Co., Ltd.) and a 4% KOH aqueous solution were used. The electrical conductivity (EC) and pH of the nutrient solution were adjusted to EC: 2.3 mS / cm and pH 6.0 using “Raku-Raku Fertilizer Manager 3” (Sem Corporation). The temperature of the nutrient solution was controlled at 25 ° C. The nutrient solution temperature was controlled at 25 ° C. by cooling using a carry cool (Orion Machinery Co., Ltd.). Plants were cultivated by circulating a nutrient solution having a constant EC, pH and temperature as described above.

2.4 栽培(後期)
栽培(前期)用パネルより植物体を取り出し、栽培(後期)用パネル(W600mm×D300mm、6穴)に定植した。移植後の栽培(後期)用パネルを栽培装置にセットし、DFT方式にて7日間(播種後28日間)栽培した。環境条件は以下のとおり制御した。養液条件は、栽培(前期)と同様の条件に制御した。なお、温度は栽培(前期)と同様の方法で測定した。
栽培(後期)終了後、後述する3.1の感染を行う前の植物の総重量を表2に示した。
2.4 Cultivation (late stage)
A plant body was taken out from the panel for cultivation (first half) and planted in a panel for cultivation (late stage) (W600 mm × D300 mm, 6 holes). A panel for cultivation (late stage) after transplantation was set in a cultivation apparatus and cultivated for 7 days (28 days after sowing) by the DFT method. Environmental conditions were controlled as follows. The nutrient solution conditions were controlled to the same conditions as in cultivation (first half). In addition, temperature was measured by the method similar to cultivation (pre-term).
Table 2 shows the total weight of plants after completion of cultivation (late stage) and before performing 3.1 infection described later.

《環境条件》
−温度:28℃(昼時間)/26℃(夜時間)
−相対湿度:45〜65%
−CO濃度:500ppm
−照明:平均PPFD:180μmol/m・秒、20h連続光照射・4h消灯の明暗サイクル、三波長蛍光灯「ルピカライン(登録商標)」(三菱電機株式会社)
"Environmental condition"
-Temperature: 28 ° C (daytime) / 26 ° C (nighttime)
-Relative humidity: 45-65%
-CO 2 concentration: 500ppm
Illumination: Average PPFD: 180 μmol / m 2 · second, 20 h continuous light irradiation, 4 h extinction light / dark cycle, three-wavelength fluorescent lamp “Lupica Line (registered trademark)” (Mitsubishi Electric Corporation)

3.植物へのアグロバクテリウム感染及び植物の採集
3.1 Vacuum Infiltration(真空浸潤法)による感染
上記2.4で得られた播種後28日目のベンサミアナタバコを逆さにしてビーカー中のアグロバクテリウム菌液(上述の1.3で調製したもの)に全ての葉が完全に液中に浸るように沈めた。
その後、該ビーカーを真空デシケーター(FV−3P)(東京硝子器械株式会社)に入れ、19〜40Torrに1分間静置し、減圧した。その後、バルブを一気に開放して復圧をおこなった。
復圧終了後、植物を正立に戻して栽培(後期)用パネルにはめ込んだ後、栽培装置にセットした。
3. 3. Agrobacterium infection in plants and plant collection 3.1 Infection by Vacuum Infiltration (Vacuum Infiltration Method) Agrobacterium in a beaker by turning upside down the benthamiana cigarette 28 days after sowing obtained in 2.4 above All leaves were submerged in the um fungus solution (prepared in 1.3 above) so that it was completely immersed in the solution.
Then, this beaker was put into a vacuum desiccator (FV-3P) (Tokyo Glass Instrument Co., Ltd.), left at 19 to 40 Torr for 1 minute, and decompressed. After that, the valve was opened at once to restore the pressure.
After completion of the decompression, the plant was returned to an upright position and fitted into a cultivation (late stage) panel, and then set in a cultivation apparatus.

3.2 感染後の植物の栽培(発現工程)
感染後の栽培は人工気象器(日本医化器械製作所製)内の栽培装置を用いて行った。光源として、三波長蛍光灯「ルピカライン(登録商標)」(三菱電機株式会社)を用い、16時間昼/8時間夜の光サイクルで、平均PPFD125μmol/m・秒にて栽培した。湛液方式(deep flow technique, DFT方式)にて、養液は、EC:2.1〜2.4mS/cm、pH5.6として栽培した。温度は、25℃昼/20℃夜のサイクルとした。また、相対湿度は60〜85%とした。養液の温度は20℃に制御した。なお、液体肥料は栽培(前期)と同様にして、EC、pHおよび温度を上記の通り一定とし、養液を循環させて、植物の栽培を行った。
3.2 Cultivation of plants after infection (expression process)
Cultivation after infection was carried out using a cultivation device in an artificial meteorological instrument (manufactured by Nippon Medical Instruments Co., Ltd.). A three-wavelength fluorescent lamp “Lupica Line (registered trademark)” (Mitsubishi Electric Corporation) was used as a light source, and was cultivated at an average PPFD of 125 μmol / m 2 · sec with a light cycle of 16 hours day / 8 hours. The nutrient solution was cultivated as EC: 2.1-2.4 mS / cm, pH 5.6 by the dripping method (deep flow technique, DFT method). The temperature was a cycle of 25 ° C. day / 20 ° C. night. The relative humidity was 60 to 85%. The temperature of the nutrient solution was controlled at 20 ° C. The liquid fertilizer was cultivated in the same manner as in the cultivation (previous term) with the EC, pH and temperature being constant as described above, and the nutrient solution was circulated.

3.3 栽培された感染葉の採集
6日間かけて上述の発現工程を行ったアグロバクテリウム感染ベンサミアナタバコは、葉柄を含めずに全ての葉を収穫し,−80℃にて保管した。
3.2の発現工程での栽培後の植物の総重量および収穫した葉重量を表2に示した。
3.3 Collection of cultivated infected leaves Agrobacterium-infected Bensamiana tobacco that had undergone the above-described expression process over 6 days harvested all leaves without petioles and stored them at -80 ° C. .
Table 2 shows the total plant weight and the harvested leaf weight after cultivation in the expression step of 3.2.

4.GFP発現量の測定
4.1 粗抽出液の調製
3.3で凍結保存したGFP・P19共発現アグロバクテリウム感染葉を乳鉢に移し、液体窒素中で磨砕した。その後、サンプル新鮮重量の6倍量のGFPアッセイ用抽出バッファー(50mM Tris−HCl、150mM NaCl、2mM EDTA、0.1%Triton−X100(pH7.25))を加え、激しく懸濁することでタンパク質粗抽出を行った。粗抽出液1mlを1.5mlエッペンドルフチューブに移し、4℃、20,400×g、10分間遠心後、上清を回収し、後述のGFP定量に用いた。
4). 4. Measurement of GFP expression level 4.1 Preparation of crude extract The GFP / P19 co-expressing Agrobacterium-infected leaves cryopreserved in 3.3 were transferred to a mortar and ground in liquid nitrogen. Then, 6 times the sample fresh weight of GFP assay extraction buffer (50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 2 mM EDTA, 0.1% Triton-X100 (pH 7.25)) was added and the protein was suspended vigorously. Crude extraction was performed. 1 ml of the crude extract was transferred to a 1.5 ml Eppendorf tube, centrifuged at 4 ° C., 20,400 × g for 10 minutes, and the supernatant was collected and used for GFP quantification described later.

4.2 GFP定量
GFP蛍光の検出にはWallac ARVO SX 1420 Multilabel counter (Perkin-Elmer Life Sciences) を用いて485nmの励起光によって生じる507nmの発光を検出した。定量には段階希釈したGFPスタンダード (rAcGFP1 Protein:タカラバイオ社製) を用いた。測定サンプルはGFP用抽出バッファーで5倍希釈し、100μLずつ、96−ウェルマイクロプレート(Nuncフルオロヌンクプレート:サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)に分注し、測定を行い、新鮮重当たりのGFP発現量(mg/kg−FW)、株当たりのGFP発現量(mg)を算出した。3株の測定結果を平均し、栽培(後期)において24h連続光照射・温度一定とした時の値(下記比較例1)を100%とした場合の割合を表1に示した。
4.2 GFP quantification For detection of GFP fluorescence, 507 nm emission generated by excitation light of 485 nm was detected using Wallac ARVO SX 1420 Multilabel counter (Perkin-Elmer Life Sciences). For quantification, serially diluted GFP standard (rAcGFP1 Protein: manufactured by Takara Bio Inc.) was used. The measurement sample was diluted 5-fold with GFP extraction buffer, and 100 μL each was dispensed into a 96-well microplate (Nunc fluoronunk plate: manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.), measurement was performed, and GFP expression per fresh weight The amount (mg / kg-FW) and the amount of GFP expression per strain (mg) were calculated. The measurement results of the three strains were averaged, and the ratio when the value (the following Comparative Example 1) at 24 h continuous light irradiation and constant temperature in cultivation (late stage) was 100% is shown in Table 1.

[比較例1]
植物バイオマスの調整において、播種、育苗、栽培(前期)は実施例1と同様の条件で行い、2.4栽培(後期)においては、昼夜サイクルがなく24h連続光照射であり、昼夜の温度差がなく、27℃一定の条件で実験を行った。
GFP定量について3株の測定結果を平均し、この値を100%として結果を表1に示した。また、実施例1と同様に測定した植物の総重量および収穫した葉重量を、表2に示した。
[Comparative Example 1]
In the adjustment of plant biomass, sowing, raising seedling, and cultivation (first half) are performed under the same conditions as in Example 1. In 2.4 cultivation (second half), there is no day / night cycle, continuous light irradiation for 24 hours, temperature difference between day and night The experiment was conducted at a constant 27 ° C.
The measurement results of the three strains were averaged for GFP quantification, and the results are shown in Table 1 with this value taken as 100%. Table 2 shows the total plant weight and the harvested leaf weight measured in the same manner as in Example 1.


上記の結果より、栽培工程において照射サイクル及び気温を制御した場合において、後の発現工程で目的のタンパク質の発現が向上することが確認された。また、栽培工程では連続光照射でバイオマス量が多くなっていたの対して、感染工程および発現工程を経た後では、栽培工程で照射サイクル及び気温の制御を行った実施例1の方が、最終的なバイオマス量が多くなる結果となった。これは、栽培工程において頑健性の高い植物が得られたことにより、感染工程を経た後の植物の生育が良好に進んだためと推察される。

From the above results, it was confirmed that the expression of the target protein was improved in the subsequent expression step when the irradiation cycle and temperature were controlled in the cultivation step. In addition, in the cultivation process, the amount of biomass was increased by continuous light irradiation, whereas after passing through the infection process and the expression process, Example 1 in which the irradiation cycle and temperature were controlled in the cultivation process was final. As a result, the amount of biomass was increased. This is presumably because the growth of the plant after the infection process progressed well due to the fact that a highly robust plant was obtained in the cultivation process.

Claims (5)

植物を用いて有用タンパク質を製造する方法であって、
前記植物を、閉鎖型植物工場にて水耕栽培する工程と、
前記栽培工程後の植物に、有用タンパク質をコードするポリヌクレオチドを有するアグロバクテリウムを、圧力サイクル処理により感染させる工程と、
前記感染工程後の植物に有用タンパク質を発現させる工程と、を含み、
前記栽培工程の少なくとも一部において、人工光の点灯及び消灯により前記栽培工程中に1サイクル以上の照射サイクルを有し、そして点灯時間の気温を消灯時間の気温より2〜30℃高い範囲内で制御し、
前記水耕栽培に用いられる養液の点灯時間と消灯時間との間での温度差が、±1℃の範囲で制御され、
前記植物が、タバコであることを特徴とする、有用タンパク質の製造方法。
A method for producing a useful protein using a plant,
Hydroponically cultivating the plant in a closed plant factory;
Infecting the plant after the cultivation process with Agrobacterium having a polynucleotide encoding a useful protein by pressure cycle treatment;
Expressing a useful protein in the plant after the infection step,
In at least a part of the cultivation process, there is an irradiation cycle of 1 cycle or more in the cultivation process by turning on and off the artificial light, and the lighting time temperature is within a range of 2 to 30 ° C. higher than the lighting time temperature. Control
The temperature difference between the turn-on time and the turn-off time of the nutrient solution used for hydroponics is controlled within a range of ± 1 ° C.,
The said plant is tobacco, The manufacturing method of useful protein characterized by the above-mentioned.
前記水耕栽培に用いられる養液の温度が、消灯時間の間、前記気温以上の温度で制御される請求項1に記載の有用タンパク質の製造方法。 Temperature of nutrient solution used for the hydroponic cultivation, during the off time, the production method of a useful protein of claim 1 which is controlled by the temperature or higher. 前記発現工程の後に前記有用タンパク質を精製し回収する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項又はに記載の有用タンパク質の製造方法。 The method for producing a useful protein according to claim 1 or 2 , further comprising a step of purifying and recovering the useful protein after the expression step. 前記有用タンパク質が、医療用タンパク質であることを特徴とする、請求項のいずれか一項に記載の有用タンパク質を製造する方法。 The method for producing a useful protein according to any one of claims 1 to 3 , wherein the useful protein is a protein for medical use. 前記タバコが、ベンサミアナタバコであることを特徴とする、請求項のいずれか一項に記載の有用タンパク質を製造する方法。 The method for producing a useful protein according to any one of claims 1 to 4 , wherein the tobacco is Bensamiana tobacco.
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