JPH10191976A - Aluminum-resistant plant - Google Patents

Aluminum-resistant plant

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JPH10191976A
JPH10191976A JP9002453A JP245397A JPH10191976A JP H10191976 A JPH10191976 A JP H10191976A JP 9002453 A JP9002453 A JP 9002453A JP 245397 A JP245397 A JP 245397A JP H10191976 A JPH10191976 A JP H10191976A
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aluminum
plant
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organic acid
synthesis
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暁 奥村
Daisuke Shibata
大輔 柴田
Hiroyuki Koyama
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MITSUI GYOSAI SHOKUBUTSU BIO K
MITSUI GYOSAI SHOKUBUTSU BIO KENKYUSHO KK
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MITSUI GYOSAI SHOKUBUTSU BIO K
MITSUI GYOSAI SHOKUBUTSU BIO KENKYUSHO KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject new plant, comprising a plant cell into which a gene capable of promoting the synthesis of an organic acid forming a chelate with Al is transduced and capable of manifesting a high secretion ability of the organic acid, absorbing the phosphoric acid in the presence of the Al and improving the productivity of field crops in oligotrophic soil. SOLUTION: This new aluminum resistant plant cell comprises a gene, capable of promoting the synthesis of an organic acid forming a chelate with aluminum (e.g. a phosphoenolpyruvate carboxylase gene) and transferred thereinto and is capable of manifesting a high ability to secrete the organic acid and providing a transgenic plant capable of absorbing phosphoric acid even in the presence of the aluminum and further improving the productivity of field crops in oligotrophic soil. The aluminum-resistant plant is obtained by treating the phosphoenolpyruvate carboxylase gene capable of promoting the synthesis of the organic acid forming the chelate with the aluminum with a restriction enzyme, binding the resultant fragment to a plasmid and transducing the resultant plamid into a tobacco cultured cell, etc., according to a particle gun method, etc.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、遺伝子工学の分野
に関する。特に遺伝子工学を用いた有用な形質転換植物
の作出に関する。
[0001] The present invention relates to the field of genetic engineering. In particular, it relates to the production of useful transformed plants using genetic engineering.

【0002】[0002]

【従来の技術】世界中の耕地の広い範囲で貧栄養土壌に
よる植物の生育阻害が見られ、作物生産に大きな影響を
及ぼしている。このような植物の生育阻害の大きな原因
としては、特に、土壌の酸性化に伴うアルミニウム害、
即ち、土壌中のアルミニウムが植物の栄養素であるリン
酸に結合して植物のリン酸吸収を阻害することによる植
物のリン酸欠乏障害が挙げられている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Plant growth is inhibited by oligotrophic soils in a wide range of arable lands around the world, and has a great influence on crop production. The major causes of such plant growth inhibition are, in particular, aluminum damage due to soil acidification,
That is, there is cited a phosphate deficiency disorder in plants by binding of aluminum in soil to phosphoric acid, which is a nutrient of plants, and inhibiting absorption of phosphate by plants.

【0003】ところで植物には貧栄養土壌に高い耐性を
示す品種が存在する。そして、このような貧栄養土壌耐
性の高い品種では、クエン酸やリンゴ酸などの有機酸の
分泌が観察されることが報告されている(Miyasaka C.
S.et al.Plant Physiol. (1991) 96,737-743)、Delhaiz
e E.et al.Plant Physiol. (1993) 103,695-702、Kochi
an L.V.Annu Rev.Plant Pysiol.Plant Mol.Biol. (199
5) 46,237-260)。また、実際にリンゴ酸の分泌量が高
い品種では、アルミニウム耐性が強くなっていることも
観察されている(Ryan P.R.et al.Aust.J.Plant Physio
l. (1995) 22,531-536)。このことから現象面から見た
限りにおいて、植物による有機酸の分泌と貧栄養土壌耐
性には何らかの関係があるのではないかと考えられてい
る。例えば、植物により分泌された有機酸が土中のアル
ミニウムと結合して、リン酸を植物が吸収可能な形態に
変化させ、これにより植物がアルミニウム耐性を獲得す
るのではないかと想像されている。また、有機酸にアル
ミニウムとキレートを形成させることによってアルミニ
ウムイオンが植物体内に吸収されることを防止し、アル
ミニウムイオンによる植物体への害を防ぐという機構も
構想されている。しかし、これまでに有機酸の分泌が直
接的に貧栄養土壌耐性と関係していることを実証した報
告例はなく、植物の有機酸の分泌能を高めることにより
植物にアルミニウム耐性を付与することに成功した例は
ない。なお、リンゴ酸などがアルミニウムとキレートを
形成することは実験室レベルで確かめられている(Delh
aize E.et al.Plant Physiol. (1993) 103,695-702)。
There are varieties of plants that exhibit high tolerance to oligotrophic soils. And it is reported that secretions of organic acids such as citric acid and malic acid are observed in such varieties with high tolerance to oligotrophic soil (Miyasaka C.
S. et al. Plant Physiol. (1991) 96 , 737-743), Delhaiz
e E.et al.Plant Physiol. (1993) 103, 695-702, Kochi
an LVAnnu Rev.Plant Pysiol.Plant Mol.Biol. (199
5) 46 , 237-260). It has also been observed that varieties that actually have high levels of malic acid have increased aluminum tolerance (Ryan PR et al. Aust. J. Plant Physio).
l. (1995) 22 , 531-536). From this, it is thought that there is some relationship between the secretion of organic acids by plants and the resistance to oligotrophic soil from the viewpoint of phenomena. For example, it is envisioned that organic acids secreted by plants combine with aluminum in the soil to convert phosphate into a form that can be absorbed by the plant, thereby causing the plant to acquire aluminum tolerance. Also, a mechanism has been envisioned in which an organic acid forms a chelate with aluminum to prevent aluminum ions from being absorbed into the plant body and prevent harm to the plant body due to the aluminum ion. However, to date, there have been no reports that demonstrated that the secretion of organic acids is directly related to oligotrophic soil tolerance, and conferring aluminum tolerance to plants by increasing the ability of plants to secrete organic acids. There have been no successful cases. It has been confirmed at the laboratory level that malic acid and the like form chelates with aluminum (Delh
aize E.et al.Plant Physiol. (1993) 103, 695-702).

【0004】一方、ホスホエノールピルビン酸カルボキ
シラーゼ(PEPC)はクエン酸やリンゴ酸の合成が行われ
るTCAサイクルの補充反応に関与している酵素であり、
この遺伝子を過剰発現させるとタバコ植物体内のリンゴ
酸濃度の上昇が観察されることが報告されている(R. L.
Hudspeth et al, Plant Physiol. (1992) 98, 458-46
4)。しかしながら、該文献記載の研究は、有機酸の分泌
によるアルミニウム耐性植物の作出を目的にしたもので
はなく、C3型光合成をするタバコをC4型光合成の植物に
変換することを目的にしており、有機酸の細胞外への分
泌については何ら示されていない。即ち、外来性のPEPC
遺伝子を植物細胞内で発現させることによって、有機酸
を植物細胞外へ分泌させることに成功したという報告例
はない。
On the other hand, phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) is an enzyme involved in the replenishment reaction of the TCA cycle in which citric acid and malic acid are synthesized.
It has been reported that overexpression of this gene causes an increase in malic acid concentration in tobacco plants (RL
Hudspeth et al, Plant Physiol. (1992) 98 , 458-46
Four). However, the research described in the literature is not aimed at producing aluminum-tolerant plants by secreting organic acids, but is aimed at converting C3-type photosynthetic tobacco into C4-type photosynthetic plants. Nothing is shown about the extracellular secretion of acids. That is, exogenous PEPC
There are no reports that the gene was expressed in plant cells to successfully secrete organic acids out of plant cells.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、有機酸分泌
能が高められ貧栄養土壌耐性を有する植物、及び該植物
の作出方法を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plant having an enhanced ability to secrete organic acids and having tolerance to oligotrophic soil, and a method for producing the plant.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意研究を行った結果、アルミニウムとキレ
ートを形成する有機酸の合成を促進する遺伝子を植物細
胞へ導入して該遺伝子を植物細胞内で高発現させること
により、植物による有機酸の分泌能を高め、これにより
植物にアルミニウム耐性を付与することができることを
見出した。即ち、本発明者らは、有機酸合成を促進する
遺伝子の植物細胞への導入により有機酸を人工的に植物
細胞外へ分泌させることに初めて成功し、さらに有機酸
の分泌が植物のアルミニウム耐性に直接的に関与してい
ることを初めて実証し、これにより本発明を完成した。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, introduced a gene that promotes the synthesis of an organic acid that forms a chelate with aluminum into a plant cell, Was found to be able to enhance the ability of plants to secrete organic acids by highly expressing in plant cells, thereby conferring aluminum tolerance on plants. That is, the present inventors have succeeded for the first time to artificially secrete an organic acid out of a plant cell by introducing a gene that promotes organic acid synthesis into a plant cell. For the first time, and thus completed the present invention.

【0007】即ち、本発明は、高い有機酸の分泌能を有
し、アルミニウム耐性のトランスジェニック植物、及び
該植物の作出方法に関し、より具体的には、アルミニウ
ムとキレートを形成する有機酸の合成を促進する遺伝子
が導入されたアルミニウム耐性植物細胞、好ましくは、
アルミニウムとキレートを形成する有機酸の合成を促進
する遺伝子が、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラ
ーゼ遺伝子である該植物細胞に関する。また、本発明は
該植物細胞を含む植物体に関する。
[0007] That is, the present invention relates to a transgenic plant having a high ability to secrete an organic acid and exhibiting aluminum tolerance, and a method for producing the plant. More specifically, the present invention relates to the synthesis of an organic acid which forms a chelate with aluminum. Aluminum-tolerant plant cells into which a gene that promotes
The present invention relates to the plant cell, wherein the gene that promotes the synthesis of an organic acid that forms a chelate with aluminum is a phosphoenolpyruvate carboxylase gene. The present invention also relates to a plant containing the plant cell.

【0008】さらに、本発明は、アルミニウムとキレー
トを形成する有機酸の合成を促進する遺伝子を植物細胞
に導入することを特徴とする、アルミニウム耐性トラン
スジェニック植物の作出方法、好ましくは、アルミニウ
ムとキレートを形成する有機酸の合成を促進する遺伝子
がホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ遺伝子で
ある該作出方法に関する。
Further, the present invention provides a method for producing an aluminum-tolerant transgenic plant, which comprises introducing into a plant cell a gene that promotes the synthesis of an organic acid that forms a chelate with aluminum. The present invention relates to the production method, wherein the gene that promotes the synthesis of the organic acid that forms is a phosphoenolpyruvate carboxylase gene.

【0009】なお、本発明において、「アルミニウム耐
性」とは、アルミニウムの存在下においても生長するこ
とができる植物(または植物細胞)の能力を指す。ま
た、本発明の「アルミニウム」には、イオン化した形態
のもの、塩を形成している形態のものも含まれる。
In the present invention, “aluminum resistance” refers to the ability of a plant (or plant cell) to grow even in the presence of aluminum. The “aluminum” of the present invention also includes those in an ionized form and those in a salt form.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明は、高い有機酸の分泌能を
有し、アルミニウム耐性を有するトランスジェニック植
物に関する。本発明のトランスジェニック植物は、有機
酸の合成を促進する遺伝子を植物細胞に導入し該植物細
胞を再分化させることにより、あるいは直接植物体に遺
伝子導入することにより作出することが可能である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a transgenic plant having high ability to secrete organic acids and having aluminum tolerance. The transgenic plant of the present invention can be produced by introducing a gene that promotes the synthesis of organic acid into a plant cell and redifferentiating the plant cell, or by directly introducing the gene into a plant.

【0011】本発明におけるアルミニウムとキレートを
形成する有機酸としては、例えば、クエン酸、リンゴ酸
などが挙げられる。これら有機酸の合成を促進する遺伝
子としては、有機酸の代謝に関わる酵素の遺伝子であれ
ば特に制限はないが、例えば、ホスホエノールピルビン
酸カルボキシラーゼ遺伝子などが好ましい。
The organic acid which forms a chelate with aluminum in the present invention includes, for example, citric acid and malic acid. The gene that promotes the synthesis of these organic acids is not particularly limited as long as it is a gene of an enzyme involved in the metabolism of organic acids. For example, a phosphoenol pyruvate carboxylase gene is preferred.

【0012】本発明の有機酸の合成を促進する遺伝子
は、適当な発現ベクターに組み込んで、植物細胞または
植物体に導入することが好ましい。
The gene for promoting the synthesis of an organic acid of the present invention is preferably incorporated into an appropriate expression vector and introduced into a plant cell or plant.

【0013】発現ベクターとしては、導入遺伝子を植物
細胞内で高発現させることが可能であれば特に制限はな
いが、例えば、pBI121(CLONTECH)、pBI221(CLONTEC
H)などが挙げられる。
The expression vector is not particularly limited as long as the transgene can be highly expressed in plant cells. For example, pBI121 (CLONTECH), pBI221 (CLONTEC)
H) and the like.

【0014】有機酸の合成を促進する遺伝子の導入され
る植物としては、特に制限はないが、例えば、シロイヌ
ナズナやタバコ等の草本性双子葉植物、イネやトウモロ
コシ等の単子葉植物、ユーカリやポプラ等の木本性植物
などが挙げられる。
The plant into which the gene that promotes the synthesis of organic acids is introduced is not particularly limited. Examples thereof include herbaceous dicotyledonous plants such as Arabidopsis thaliana and tobacco, monocots such as rice and corn, eucalyptus and poplar. And other woody plants.

【0015】植物細胞または植物体への遺伝子導入は、
例えば、パーティクルガン法、エレクトロポレーション
法(電気的穿孔法)、アグロバクテリウム感染法等を用
いて行うことが可能である。
Gene transfer into a plant cell or plant can be carried out by
For example, it can be performed using a particle gun method, an electroporation method (electroporation method), an Agrobacterium infection method, or the like.

【0016】遺伝子導入された植物細胞は、例えば、文
献(Pillon et al.Plant J. (1996)9,573-577)記載の
方法で再分化させることが可能であり、これにより本発
明のトランスジェニック植物を作出することが可能であ
る。
The transfected plant cells can be redifferentiated, for example, by the method described in the literature (Pillon et al. Plant J. (1996) 9 , 573-577), whereby the transgene of the present invention can be obtained. It is possible to create genic plants.

【0017】なお、形質転換植物体、または形質転換植
物細胞は、形質転換に用いる組換えDNA中にカナマイ
シンやハイグロマイシン等に対する薬剤耐性遺伝子を組
み込んでおけば、これら薬剤を含む寒天個体培地、ある
いは液体培地中で栽培あるいは培養することにより、安
定的に維持することが可能である。
The transformed plant or transformed plant cell can be prepared by incorporating a drug resistance gene for kanamycin or hygromycin into the recombinant DNA used for the transformation, or an agar medium containing these drugs, or Cultivation or cultivation in a liquid medium enables stable maintenance.

【0018】これにより得られた本発明のトランスジェ
ニック植物は、野生型の植物と比較して高い有機酸分泌
能を示す。酸性土壌では土壌中のアルミニウムがリン酸
に結合して植物によるリン酸の利用を阻害するが、本発
明のトランスジェニック植物はアルミニウムをキレート
し得る有機酸を放出することにより、リン酸を吸収可能
な形態に変化させることができる。従って、本発明のト
ランスジェニック植物は、土壌中にアルミニウムが存在
する貧栄養土壌においてもリン酸を吸収して生長するこ
とが可能である。
The transgenic plant of the present invention thus obtained has a higher ability to secrete organic acids as compared with a wild-type plant. In acidic soils, aluminum in soil binds to phosphate and inhibits the use of phosphate by plants, but the transgenic plants of the present invention can absorb phosphate by releasing organic acids that can chelate aluminum. It can be changed to a different form. Therefore, the transgenic plant of the present invention can grow by absorbing phosphate even in an oligotrophic soil where aluminum is present in the soil.

【0019】なお、本発明のトランスジェニック植物
は、周囲のリン酸の有無に関わらず、アルミニウムの植
物体内への侵入を防止することが可能であり、アルミニ
ウムイオンが存在する条件下一般に、耐性を有すること
はいうまでもない。
The transgenic plant of the present invention is capable of preventing aluminum from entering the plant body regardless of the presence or absence of surrounding phosphate, and is generally resistant to aluminum ions under the presence of aluminum ions. Needless to say.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明は実施例に制限されるものではない。な
お、実施例におけるDNAの切断、連結、大腸菌の形質転
換等一般の遺伝子組換えに必要な方法は、各操作に使用
する市販の試薬、機械装置等に添付されている説明書
や、実験書(例えば「Molecular cloning (Maniatis T.
et al. Cold Spring Harbor Laboratory Press)」参
照)の記載に基本的に従って行った。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples. The methods required for general gene recombination such as DNA cutting, ligation, and transformation of Escherichia coli in the Examples are commercially available reagents used for each operation, manuals attached to mechanical devices, etc., and experimental manuals. (For example, “Molecular cloning (Maniatis T.
et al. Cold Spring Harbor Laboratory Press) ").

【0021】[実施例1] 形質転換用コンストラクトと
過剰発現形質転換植物の作製 過剰発現用のコンストラクト(p35S-PEPC)はpBI121(C
LONTECH)のGUS geneをBamHIとSacIで切断し除去した部
分をブラント化し、ホスホエノールピルビン酸カルボキ
シラーゼ遺伝子(PEPC#16:T. Sugimoto et al, Plant Mo
lecular Biology (1992),20,743-747)の全長cDNAクロー
ンのEcoRI断片(ダイズPEPC#16全長を含む)をライゲー
ションした。
Example 1 Construction of Transformation Construct and Overexpressing Transformed Plant The overexpression construct (p35S-PEPC) is pBI121 (C
The GUS gene of LONTECH) was cut with BamHI and SacI and removed, and then blunted, and the phosphoenolpyruvate carboxylase gene (PEPC # 16: T. Sugimoto et al, Plant Mo
An EcoRI fragment (including soybean PEPC # 16 full length) of a full-length cDNA clone of lecular Biology (1992), 20 , 743-747) was ligated.

【0022】[実施例2] タバコ培養細胞へのPEPC遺伝
子導入 PEPC遺伝子を過剰発現されるために構築したプラスミド
(p35S-PEPC)を、パーティクルガン法によりタバコ培
養細胞(BY-2)に導入した。次いで、50μg/mlのカナマ
イシンを含むMS寒天培地で培養細胞を選抜しプラスミド
が安定に導入されたカルスを選抜した。この選抜された
遺伝子導入株を以下のクエン酸分泌測定実験に用いた。
なお、本実験のコントロールとして、pBI121を導入した
タバコBY-2細胞を用いた。
Example 2 Introduction of PEPC Gene into Cultured Tobacco Cells A plasmid (p35S-PEPC) constructed for overexpressing the PEPC gene was introduced into cultured tobacco cells (BY-2) by a particle gun method. . Next, cultured cells were selected on MS agar medium containing 50 μg / ml kanamycin, and calli into which the plasmid was stably introduced were selected. The selected transgenic strain was used in the following citrate secretion measurement experiment.
As a control for this experiment, tobacco BY-2 cells into which pBI121 had been introduced were used.

【0023】形質転換したタバコ培養細胞のクエン酸分
泌量を測定するためにカナマイシン耐性の形質転換培養
細胞を50μg/mlのカナマイシンを含むR2液体培地(pH5.
7:Ohira K et al.Plant Cell Phsiol.(1973),14,1113-
1121)で約2週間振とう培養し、さらに50μg/mlのカナ
マイシンを含む0.5mMリン酸二水素ナトリウムのR2液体
培地に移植して約1週間振とう培養した。以上により懸
濁培養(suspension culture)化した。
In order to measure the amount of citrate secreted from the transformed tobacco cultured cells, kanamycin-resistant transformed cultured cells were cultured in an R2 liquid medium (pH 5.10) containing 50 μg / ml kanamycin.
7: Ohira K et al. Plant Cell Phsiol. (1973), 14,1113-
1121) for about 2 weeks, followed by transplantation into an R2 liquid medium of 0.5 mM sodium dihydrogen phosphate containing 50 μg / ml kanamycin, followed by shaking culture for about 1 week. Thus, suspension culture was performed.

【0024】[実施例3] PEPC過剰発現タバコ培養細胞
におけるクエン酸・リンゴ酸分泌量の解析 実施例2で懸濁培養化した細胞を、R2基本培地に4mM塩
化アルミニウムと30mMMES(以上、終濃度)を添加してp
H5.6に調整した培地に移植した。この際、1〜2g/8〜9ml
の細胞密度で120rpmで回転培養した。3時間、24時間経
過時に培養液をサンプリングし、遠心により培養細胞を
沈降させ、その上澄のクエン酸濃度及びリンゴ酸濃度を
測定した。濃度の測定にはサイクリング反応を用いた。
具体的には1N NaOHでpH12に調整し60℃で15分間処理し
た。次に、1N HClを培地に添加しpH2に調整して室温で3
分間放置し、培地中のNAD及びNADHを分解した。この培
地をイオン交換カラム(Dowex50w-x8)に通してアルミ
ニウムイオンを除去し、1N NaOHで中和しpH6〜8に調整
した。以上のサンプルを反応液(クエン酸のときはイミ
ダゾール塩酸(pH7.0)、NADH、ZnCl2、MDH、Citrate Lya
se:リンゴ酸のときは2-アミノ-2-メチルプロパノール
(pH9.9)、NAD、グルタミン酸、MDH、Glutamate-OAA-Tra
nsaminase)に添加して撹拌後、25℃で30分間反応させ
た。次いで、塩酸(クエン酸測定時)または水酸化ナト
リウム(リンゴ酸測定時)を加え、さらに100℃で5分間
煮沸して反応を停止させた。以上の反応で、クエン酸の
場合には該当量をNADに、リンゴ酸の場合には該当量をN
ADHにそれぞれ変換し、さらにこの液をアルコールデヒ
ドロゲナーゼを含むサイクリング反応液に添加し、NAD
またはNADHを定量してクエン酸量及びリンゴ酸量をそれ
ぞれ測定した。この結果、pBI121導入細胞と比較してp3
5S-PEPC導入細胞のクエン酸分泌量は約2倍に、リンゴ酸
分泌量は約3倍に上昇していた。
Example 3 Analysis of Citric Acid and Malic Acid Secretion in PEPC-Overexpressing Tobacco Cultured Cells The cells cultured in suspension in Example 2 were mixed with 4 mM aluminum chloride and 30 mM MES (the final concentration above) in an R2 basic medium. ) And add p
The cells were transplanted to a medium adjusted to H5.6. At this time, 1-2g / 8-9ml
At a cell density of 120 rpm at 120 rpm. The culture solution was sampled after 3 hours and 24 hours, and the cultured cells were sedimented by centrifugation, and the citrate concentration and malate concentration of the supernatant were measured. A cycling reaction was used to measure the concentration.
Specifically, the pH was adjusted to 12 with 1N NaOH, and the mixture was treated at 60 ° C. for 15 minutes. Next, 1N HCl was added to the medium to adjust the pH to 2, and the temperature was adjusted to 3 at room temperature.
After standing for minutes, NAD and NADH in the medium were degraded. This medium was passed through an ion exchange column (Dowex 50w-x8) to remove aluminum ions, neutralized with 1N NaOH, and adjusted to pH 6-8. The above sample was used as a reaction solution (for citric acid, imidazole hydrochloride (pH 7.0), NADH, ZnCl 2 , MDH, Citrate Lya
se: 2-amino-2-methylpropanol for malic acid
(pH9.9), NAD, glutamic acid, MDH, Glutamate-OAA-Tra
nsaminase) and stirred, and reacted at 25 ° C. for 30 minutes. Next, hydrochloric acid (when measuring citric acid) or sodium hydroxide (when measuring malic acid) was added, and the reaction was further stopped by boiling at 100 ° C. for 5 minutes. In the above reaction, the relevant amount is NAD for citric acid, and the relevant amount is N for malic acid.
Each solution was converted to ADH, and this solution was added to a cycling reaction solution containing alcohol dehydrogenase to give NAD.
Alternatively, NADH was quantified to measure the amounts of citric acid and malic acid, respectively. As a result, compared to pBI121 transfected cells, p3
The citrate secretion of the 5S-PEPC-introduced cells increased about twice and the malate secretion about three times.

【0025】[実施例4] PEPC過剰発現タバコ培養細胞
のアルミニウム耐性の解析 アルミニウム耐性の測定に用いる培養細胞は、定常期
(ステーショナリーフェーズ)の細胞を用いた。培養細
胞は自然沈降により集め、約0.2g/mlになるようリン酸
アルミニウム液体培地(リン酸アルミニウム、MES)に
懸濁した状態で10mlの細胞懸濁液を15mlのプラスチック
チューブ中で、25℃、170rpmで培養した。3日経過後に
培養液をサンプリングし、濾過によって培養細胞を集
め、その湿重量を測定した。この結果、PEPC過剰発現細
胞の湿重量はコントロール細胞と比較して重く、このこ
とからPEPC過剰発現タバコ培養細胞にはアルミニウム耐
性が付与されていることが証明された。
Example 4 Analysis of Aluminum Resistance of Cultured Tobacco Cells Overexpressing PEPC Cells used in the measurement of aluminum resistance used were cells in a stationary phase (stationary phase). The cultured cells are collected by spontaneous sedimentation, and suspended in a liquid medium of aluminum phosphate (aluminum phosphate, MES) to a concentration of about 0.2 g / ml. And cultured at 170 rpm. After 3 days, the culture solution was sampled, and the cultured cells were collected by filtration, and the wet weight was measured. As a result, the wet weight of the cells overexpressing PEPC was heavier than that of the control cells, which proved that the PEPC overexpressing tobacco cells had aluminum resistance.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明により、高い有機酸分泌能を示
し、アルミニウム存在下でもリン酸を吸収できるトラン
スジェニック植物が提供された。従って、本発明のトラ
ンスジェニック植物を有用な農作物に応用すれば、貧栄
養土壌下におけるこれら農作物の生産性を向上させるこ
とが可能である。
According to the present invention, there has been provided a transgenic plant having a high ability to secrete organic acids and capable of absorbing phosphate even in the presence of aluminum. Therefore, if the transgenic plant of the present invention is applied to useful agricultural crops, it is possible to improve the productivity of these agricultural crops under poor nutrition soil.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12R 1:91) (72)発明者 小山 博之 岐阜県岐阜市柳戸1−1 岐阜大学農学部 生物資源利用学科生物機能工学講座内──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FIC12R 1:91) (72) Inventor Hiroyuki Koyama 1-1, Yanagido, Gifu City, Gifu Prefecture Gifu University Faculty of Agriculture Department of Biofunctional Engineering, Department of Bioresource Utilization

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウムとキレートを形成する有機
酸の合成を促進する遺伝子が導入されたアルミニウム耐
性植物細胞。
1. An aluminum-tolerant plant cell into which a gene that promotes the synthesis of an organic acid that forms a chelate with aluminum has been introduced.
【請求項2】 アルミニウムとキレートを形成する有機
酸の合成を促進する遺伝子が、ホスホエノールピルビン
酸カルボキシラーゼ遺伝子である、請求項1に記載のア
ルミニウム耐性植物細胞。
2. The aluminum-tolerant plant cell according to claim 1, wherein the gene that promotes the synthesis of an organic acid that forms a chelate with aluminum is a phosphoenolpyruvate carboxylase gene.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の植物細
胞を含む植物体。
3. A plant comprising the plant cell according to claim 1 or 2.
【請求項4】 アルミニウムとキレートを形成する有機
酸の合成を促進する遺伝子を植物細胞に導入することを
特徴とする、アルミニウム耐性トランスジェニック植物
の作出方法。
4. A method for producing an aluminum-resistant transgenic plant, comprising introducing a gene that promotes the synthesis of an organic acid that forms a chelate with aluminum into a plant cell.
【請求項5】 アルミニウムとキレートを形成する有機
酸の合成を促進する遺伝子がホスホエノールピルビン酸
カルボキシラーゼ遺伝子である、請求項4に記載の方
法。
5. The method according to claim 4, wherein the gene that promotes the synthesis of an organic acid that forms a chelate with aluminum is a phosphoenolpyruvate carboxylase gene.
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