JPH11341928A - Incorporation of c4 photosynthesis circuit in c3 plant using malic enzyme - Google Patents

Incorporation of c4 photosynthesis circuit in c3 plant using malic enzyme

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JPH11341928A
JPH11341928A JP10157587A JP15758798A JPH11341928A JP H11341928 A JPH11341928 A JP H11341928A JP 10157587 A JP10157587 A JP 10157587A JP 15758798 A JP15758798 A JP 15758798A JP H11341928 A JPH11341928 A JP H11341928A
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plant
nadp
gene
plants
ppdk
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JP10157587A
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Masao Arai
雅雄 新井
Shoichi Suzuki
庄一 鈴木
Nobuhiko Murai
宣彦 村井
Keisuke Kasaoka
啓介 笠岡
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Japan Tobacco Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for genetically transforming a C3 plant by incorporating a C4 photosynthesis circuit therein, to give the excellent characters of the C4 plant, e.g. those for improving photosynthesis capacity, dry product productivity, resistance to dryness, resistance to strong light and photosynthesis capacity at a low CO2 condition, to the C3 plant by driving the circuit. SOLUTION: This method provides a C3 plant with a C4 photosynthesis circuit by incorporating a gene coding for phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC), another gene coding for NADP-malic enzyme (NADP-ME) and still another gene coding for pyruvate phosphate dikinase (PPDK). The NADP-ME is preferably of a chloroplast type, which is manifested to a high extent in the chloroplast of the C3 plant under the influence of a promoter capable of manifesting it peculiarly to the photosynthesis organ, in order to incorporate a part of the C4 photosynthesis circuit, similar to that of the NADP-ME type C4 plant, into the C3 plant.

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、C4光合成回路に
寄与する複数の酵素をC3植物に導入することによりC
4回路を付与するC3植物の形質転換法に関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for introducing C4 plants by introducing a plurality of enzymes that contribute to the C4 photosynthetic cycle into C3 plants.
The present invention relates to a method for transforming C3 plants to which four circuits are provided.

【0002】[0002]

【従来の技術】高等植物の光合成経路にはC3型、C4
型及びCAM型の3つのタイプが存在する。C4型光合
成をする植物(C4植物)の葉組織は、葉肉細胞と維管
束周辺の維管束鞘細胞から構成されており、クランツ型
葉構造と呼ばれる特殊な葉組織構造をしている。C4植
物は、葉肉細胞の細胞質に局在するホスホエノールピル
ビン酸カルボキシラーゼ(以下、PEPCとする場合が
ある。)により大気中の二酸化炭素をC4化合物の形で
固定し、維管束鞘細胞で脱炭酸酵素の作用により二酸化
炭素を放出して真の炭酸固定酵素であるリブロース-1,5
- 二リン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ(以下、
Rubiscoとする場合がある。)近傍の二酸化炭素
濃度を高めている。また、維管束鞘細胞内で脱炭酸され
た代謝産物は葉肉細胞に輸送され、そこに局在するピル
ビン酸リン酸ジキナーゼ(以下、PPDKとする場合が
ある。)の作用によりATPを消費してPEPCの基質
であるホスホエノールピルビン酸(以下、PEPとする
場合がある。)に変換される。したがって、C4植物緑
葉の2種類の細胞は機能的に分化しており、葉肉細胞は
最初の炭酸固定によるC4化合物の生成とPEPCの基
質の再生、維管束鞘細胞はC4化合物からの脱炭酸とカ
ルビン−ベンソン回路による真の炭酸固定を行ってい
る。
BACKGROUND ART Photosynthetic pathways of higher plants include C3 type and C4 type.
There are three types: type and CAM type. The leaf tissue of a plant that performs C4 photosynthesis (C4 plant) is composed of mesophyll cells and vascular sheath cells around the vascular bundle, and has a special leaf tissue structure called a Kranz-type leaf structure. C4 plants fix atmospheric carbon dioxide in the form of a C4 compound by phosphoenolpyruvate carboxylase (hereinafter sometimes referred to as PEPC) localized in the cytoplasm of mesophyll cells, and decarboxylate in vascular sheath cells. Ribulose-1,5, a true carbonic anhydrase, releasing carbon dioxide by the action of enzymes
-Diphosphate carboxylase / oxygenase (hereinafter referred to as
Rubisco. ) The concentration of carbon dioxide in the vicinity is increased. The metabolite decarboxylated in the vascular sheath cells is transported to mesophyll cells, and ATP is consumed by the action of pyruvate phosphate dikinase (hereinafter sometimes referred to as PPDK) located there. It is converted to phosphoenolpyruvate (hereinafter sometimes referred to as PEP) which is a substrate of PEPC. Therefore, the two types of cells of the green leaf of the C4 plant are functionally differentiated, and the mesophyll cells generate the C4 compound and regenerate the substrate of PEPC by the initial carbon fixation, and the vascular sheath cells perform the decarboxylation from the C4 compound. True carbon fixation is performed by the Calvin-Benson circuit.

【0003】これらのPEPCによる炭酸固定、脱炭酸
酵素によるRubisco近傍での二酸化炭素の放出、
ATPを消費したPEPCの基質の再生の3つの過程
は、C4光合成回路と呼ばれる回路反応を形成してい
る。この回路反応は、C4植物に炭酸濃縮機能、強光条
件下における光化学系の効率低下の回避(光傷害回避)
機能、水ストレス耐性機能という通常の光合成(C3型
光合成)を行う植物(C3植物)にはない機能をもたら
しており、そのためにC4植物ではC3植物において観
察される見かけの光呼吸が見られず、C3植物に比べ乾
燥条件、強光条件、高温条件における光合成能力の低下
量が少ない。また、一般的にC4植物の方が最大光合成
速度が高いといわれている。したがって、C4植物はC
3植物よりも光合成能力が優れているといえる。
[0003] Carbon fixation by these PEPCs, release of carbon dioxide near Rubisco by decarboxylase,
The three processes of regeneration of the substrate of PEPC that consumed ATP form a circuit reaction called C4 photosynthesis circuit. This circuit reaction is responsible for the carbonic acid concentration function of C4 plants, and avoids a decrease in the efficiency of the photochemical system under strong light conditions (avoids light damage).
It provides a function, water stress tolerance function, which is not found in plants that perform normal photosynthesis (C3-type photosynthesis) (C3 plants), so that C4 plants do not have the apparent light respiration observed in C3 plants. And photosynthetic capacity under dry, intense and high temperature conditions are smaller than those of C3 plants. It is generally said that C4 plants have a higher maximum photosynthetic rate. Therefore, the C4 plant is C
It can be said that the photosynthetic ability is superior to the three plants.

【0004】C3植物にC4光合成回路を付与する試み
として、交配育種による導入が考えられるが、C4光合
成回路と通常のC3光合成回路を持つ種は、現在の交雑
技術では交配の困難な属科のレベルで分類されるものが
ほとんどである。同じ属内のC3植物とC4植物を交配
してC4光合成の形質を導入する試みがハマアカザ属植
物を用いて行われたが、C4光合成回路の形質を導入す
るには至らなかった(大杉 立農業技術(1995)50巻 pp.
30-36 )。
[0004] As an attempt to impart a C4 photosynthetic circuit to C3 plants, introduction by cross breeding is conceivable. However, a species having a C4 photosynthetic circuit and a normal C3 photosynthetic circuit is a genus that is difficult to cross with current crossing techniques. Most are classified by level. Attempts to introduce C4 photosynthetic traits by crossing C3 and C4 plants within the same genus have been made using the plants of the genus Hamaoka, but failed to introduce the traits of the C4 photosynthetic circuit (Osugi Tatsunogyo Technology (1995) 50 pp.
30-36).

【0005】一方、Hudspeth等の文献(Hudspeth et a
l., Plant Physiol., (1992) 98: 458-464) には、タバ
コクロロフィルa/b 結合タンパク質プロモーター(cab
プロモーター)の下流にPEPC遺伝子をつないでタバ
コに導入し、緑葉のPEPC活性が2倍に上昇し、葉の
リンゴ酸含量が増加した点が報告されており、またKoga
mi等の文献(Kogami et al., Transgenic Research (199
4) 3: 287-296)には、カリフラワーモザイクウィルス35
S プロモーターの下流にPEPC遺伝子をつないでタバ
コに導入した場合、葉のPEPC活性が2倍に上昇した
旨が報告されている。しかし、いずれの文献もPEPC
を単独でC3植物であるタバコに導入し、C4化合物で
あるリンゴ酸の蓄積を確認しているが、光合成能力の変
化は観察されていない。また、C3植物は、C4化合物
を植物体内で脱炭酸してカルビン回路へ供給する能力を
欠いている。したがって、C3植物にPEPC遺伝子を
単独で導入しただけでは、C4光合成回路にみられる炭
酸濃縮機能、光傷害回避機能等を再現することはでき
ず、C3植物の光合成能力の向上とはならない。
On the other hand, Hudspeth et al. (Hudspeth et a
l., Plant Physiol., (1992) 98: 458-464) includes a tobacco chlorophyll a / b binding protein promoter (cab
It has been reported that the PEPC gene was inserted downstream of the promoter (promoter) into tobacco, the PEPC activity of green leaves increased twice, and the malic acid content of the leaves increased.
mi et al. (Kogami et al., Transgenic Research (199
4) 3: 287-296) contains cauliflower mosaic virus 35
It has been reported that when a PEPC gene was connected downstream of the S promoter and introduced into tobacco, the leaf PEPC activity was increased two-fold. However, none of the documents
Was independently introduced into tobacco, a C3 plant, and accumulation of malic acid, a C4 compound, was confirmed, but no change in photosynthetic ability was observed. In addition, C3 plants lack the ability to decarboxylate C4 compounds in the plant and supply them to the Calvin cycle. Therefore, the introduction of the PEPC gene alone into the C3 plant cannot reproduce the carbonic acid concentration function, the photoinjury avoidance function, and the like found in the C4 photosynthetic circuit, and does not improve the photosynthetic ability of the C3 plant.

【0006】特開平8-80197 号公報においては、葉緑体
への移行に必要なトランジットペプチドを付加したホス
ホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(以下、PC
Kという場合がある)遺伝子をC3植物であるイネに導
入し、緑葉粗抽出液中の酵素活性の検出とPCKタンパ
ク質の葉緑体への移行を確認している。このことから、
PCK活性を葉緑体内に局在させることが可能であるこ
とが示唆される。しかしながら、形質転換植物における
C4光合成回路の回転、光合成活性の変化に関しては言
及していない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-80197 discloses a phosphoenolpyruvate carboxykinase (hereinafter referred to as PC) to which a transit peptide necessary for translocation to chloroplasts is added.
The gene has been introduced into rice as a C3 plant, and the detection of enzyme activity in the crude green leaf extract and the transfer of PCK protein to chloroplasts have been confirmed. From this,
It is suggested that PCK activity can be localized in chloroplasts. However, it does not mention the rotation of the C4 photosynthetic cycle and changes in photosynthetic activity in the transformed plant.

【0007】さらに、市川等の文献(日本作物学会記事
63巻、別2号(1994)p.247)においては、PPDK
をC3植物であるアラビドプシス及びトマトに導入し、
本酵素タンパク質が蓄積することを確認しているが、形
質転換植物におけるC4光合成回路の回転、光合成活性
の変化については言及していない。また、特公平6-1299
0 号公報において、カーボニックアンヒドラーゼ(以
下、CAとする場合がある。)タンパク質を取り込ませ
リコペリシコン エスクレンタム(Lycopersico n escu
lentum) の子葉プロトプラストの光合成効率の変化が報
告されているが、Majeau等の文献(Plant Mol.Biol. (19
94) 25: 337-385)には、遺伝子導入により実際の植物体
中でCAを過剰発現させても光合成活性に何ら変化が見
られなかったという報告もある。
[0007] Further, Ichikawa et al.
63, Appendix 2 (1994), p.247)
Into the C3 plants Arabidopsis and tomato,
Although it has been confirmed that the present enzyme protein accumulates, it does not mention the rotation of the C4 photosynthetic cycle and changes in photosynthetic activity in the transformed plant. In addition, Japanese Patent Publication No. 6-1299
In 0 JP, carbonic anhydrase (hereinafter sometimes to CA.) Proteins were incorporated the Rikoperishikon esculentum (Lycopersico n escu
lentum ) has been reported to change the photosynthetic efficiency of cotyledon protoplasts, see Majeau et al. (Plant Mol. Biol.
94) 25: 337-385) also reports that there was no change in photosynthetic activity even when CA was overexpressed in actual plants by gene transfer.

【0008】Kuら(Maurice S. B. Ku, et al., Plant
Physiol. (1997) 114: S-300)は、トウモロコシPEPC遺
伝子をイネに導入して、非形質転換体に比べて0.5〜90
倍のPEPC活性を発現するイネを作出した。PEPCを高発現
しているイネは非転換体に比べて光呼吸と酸素傷害の程
度が低くなり、光合成速度の向上がみられた。しかし、
この研究は、PEPCという炭酸固定酵素のみを細胞質で高
発現させたものであり、C4光合成回路の形成に関する
言及はない。
[0008] Ku et al. (Maurice SB Ku, et al., Plant
Physiol. (1997) 114: S-300) introduced the maize PEPC gene into rice and compared it with non-transformed plants by 0.5-90.
A rice expressing twice the PEPC activity was produced. Rice plants overexpressing PEPC showed lower photorespiration and oxygen damage than non-transformed plants, and improved photosynthetic rate. But,
In this study, only the carbonic anhydrase PEPC was highly expressed in the cytoplasm, and there was no mention of the formation of the C4 photosynthetic circuit.

【0009】Kuら(Maurice S. B. Ku, et al., Sixth
Western Regional PhotosynthesisConference (1997)
p.52)は、NADP-MEをイネに形質転換して、非形質転換
体に比べて2〜20倍の活性を有するイネを作出した。た
だし、C4光合成回路の形成についての言及はない。
Ku et al. (Maurice SB Ku, et al., Sixth
Western Regional PhotosynthesisConference (1997)
p.52) transformed rice with NADP-ME to produce rice having 2 to 20 times the activity of the non-transformant. However, there is no mention of the formation of the C4 photosynthesis circuit.

【0010】国際特許出願WO 94/28180 「 FRUIT WITH
MODIFIED NADP-LINKED MALIC ENZYME ACTIVITY」には、
トマト(C3植物)のNADP-MEをコードするcDNAをセン
スもしくはアンチセンスの向きで導入することにより、
NADP-ME活性を増減させた形質転換植物の作出について
開示されている。ただし、この発明は果実のリンゴ酸含
量を改変することを目的としており、形質転換法よるC
4光合成回路の付与を目的とするものではない。
The international patent application WO 94/28180 “FRUIT WITH
MODIFIED NADP-LINKED MALIC ENZYME ACTIVITY "
By introducing a cDNA encoding NADP-ME of tomato (C3 plant) in a sense or antisense orientation,
It discloses the production of a transformed plant with increased or decreased NADP-ME activity. However, the purpose of this invention is to modify the malic acid content of the fruits,
It is not intended to provide a four-photosynthesis circuit.

【0011】特開平8-89250号公報「アロエのリンゴ酸
酵素遺伝子」には、アロエ(CAM植物)のNADP-MEをコー
ドするcDNAとそれを導入した形質転換植物が開示されて
いる。しかし、形質転換植物に導入されたアロエNADP-M
Eの活性については確認されていない。
Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 8-89250 discloses a cDNA encoding NADP-ME of aloe (CAM plant) and a transgenic plant into which the cDNA has been introduced. However, Aloe NADP-M introduced into transformed plants
The activity of E has not been confirmed.

【0012】このように、C4光合成回路に関与する酵
素の遺伝子を遺伝子工学的手法によりC3植物に導入す
る試みとしては、PEPC、PCK、PPDK、NAD
P−ME、CAを単独で導入して、その発現もしくは酵
素活性を調べた例があるにすぎず、形質転換植物におい
てC4光合成回路を回転させ、光合成活性の顕著な変化
を達成した例は報告されていない。
As described above, attempts to introduce genes of enzymes involved in the C4 photosynthetic cycle into C3 plants by genetic engineering techniques include PEPC, PCK, PPDK, and NAD.
There is only an example in which P-ME and CA were introduced alone and their expression or enzyme activity was examined, and a case in which the C4 photosynthetic cycle was rotated in a transformed plant to achieve a remarkable change in photosynthetic activity was reported. It has not been.

【0013】一方、NADP-ME(EC 1.1.1.40)は動物、植
物、微生物に広く分布し、NADPを補酵素としてリンゴ酸
を脱炭酸してピルビン酸を生成させる反応を触媒する。
植物では細胞質局在型、葉緑体局在型の2種類のアイソ
ザイムが知られている。細胞質型は、C3植物において
は細胞内のpHの調節、果実の成熟、NADPHとピルビン酸
の生体反応への供給といった機能があり、CAM植物にお
いては夜間に蓄積したリンゴ酸を脱炭酸する機能がある
と考えられている。葉緑体型はトウモロコシ等のある種
のC4植物(NADP-ME型)の維管束鞘細胞に局在し、Rub
iscoへのCO2供給というC4植物特有の炭酸濃縮機構に
寄与している。最近、C3型のフラベリア属植物(Barb
el Lipka, Klaus Steinmuller, Elke Roshe, Dagmer Bo
rsch andPeter Wethoff (1994), Plant Mol. Biol. 26
: 1775-1783)及び小麦(Veronica G. Maurino, Maria
F. Drincovich, Paula Casati, Carlos S. Andreo,Ger
ald E. Edwards, Maurice S.B. Ku, Sanjay K. Gupta a
nd Vincent R. Franceschi(1997),J. Exp. Bot., 48:
799-811)において、葉緑体型NADP-MEの存在が報告され
たが、その機能については明らかとなっていない。
On the other hand, NADP-ME (EC 1.1.1.40) is widely distributed in animals, plants, and microorganisms, and catalyzes the reaction of decarboxylating malic acid to produce pyruvic acid using NADP as a coenzyme.
In plants, two types of isozymes, cytoplasmic and chloroplast localized, are known. The cytoplasmic type has functions such as regulation of intracellular pH, ripening of fruits, supply of NADPH and pyruvate to biological reactions in C3 plants, and decarboxylation of malic acid accumulated at night in CAM plants. It is believed that there is. The chloroplast type is localized in the vascular sheath cells of certain C4 plants (NADP-ME type) such as corn,
It contributes to the carbonic acid enrichment mechanism unique to C4 plants, namely the supply of CO 2 to isco. Recently, a C3 type Flavelaria plant (Barb
el Lipka, Klaus Steinmuller, Elke Roshe, Dagmer Bo
rsch andPeter Wethoff (1994), Plant Mol. Biol. 26
: 1775-1783) and wheat (Veronica G. Maurino, Maria)
F. Drincovich, Paula Casati, Carlos S. Andreo, Ger
ald E. Edwards, Maurice SB Ku, Sanjay K. Gupta a
nd Vincent R. Franceschi (1997), J. Exp. Bot., 48:
799-811) reported the presence of chloroplast NADP-ME, but its function has not been clarified.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】以上のとおり、これま
でに遺伝子工学的手法により、C3植物にC4光合成回
路を付与した報告例はない。交配によるC4光合成形質
の導入についても、成功例は報告されていない。よっ
て、C3植物にC4光合成回路を付与することは、従来
技術では未解決な課題である。
As described above, there have been no reports on the provision of a C4 photosynthetic circuit to C3 plants by genetic engineering techniques. No successful case has been reported for the introduction of the C4 photosynthetic trait by crossing. Therefore, providing a C3 photosynthesis circuit to a C3 plant is an unsolved problem in the related art.

【0015】本発明の目的は、C3植物の光合成能力を
向上させるために、C4光合成回路に関与するNADP-ME
を含む複数の酵素を導入することにより、C3植物にC
4光合成回路を付与するためのC3植物の形質転換法を
提供することである。
An object of the present invention is to improve the photosynthetic ability of C3 plants by using NADP-ME involved in the C4 photosynthesis circuit.
By introducing a plurality of enzymes including
It is an object of the present invention to provide a method for transforming a C3 plant for providing a photosynthetic circuit.

【0016】より詳細には、本発明は、C3植物中でNA
DP-ME型C4植物のC4光合成回路を駆動させて、光合
成能力の向上、乾物生産性の向上、乾燥耐性能力の向
上、強光耐性能力の向上、低CO2条件での光合成能力の
向上といったC4植物の持つ優れた形質を付与するため
に、C3植物を形質転換する方法を提供する。
More specifically, the present invention relates to the use of NA in C3 plants.
Drive the C4 photosynthetic circuit of DP-ME type C4 plants to improve photosynthetic ability, dry matter productivity, drought tolerance ability, strong light tolerance ability, photosynthesis ability under low CO 2 conditions, etc. Provided is a method for transforming a C3 plant in order to confer the excellent traits of the C4 plant.

【0017】本発明はまた、この形質転換法によりC4
回路が付与された形質転換植物およびこの形質転換のた
めのベクターを提供することも目的とする。
The present invention also provides a method for transforming C4
It is another object to provide a transformed plant to which a circuit has been added and a vector for this transformation.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、NADP-M
E(好ましくは葉緑体型NADP-ME、より好ましくはC4植
物の葉緑体型NADP-ME)を、光合成器官特異的に発現させ
るプロモーターの支配下でC3植物の葉緑体において高
発現させ、C3植物にNADP-ME型C4植物と同様なC4
光合成回路の一部(リンゴ酸を脱炭酸してCO2をRubisco
に供給する)を導入することにより、C4植物の持つ優
れた光合成特性をC3植物に付与する方法である。本発
明の方法ではNADP-MEに加え、C4光合成遺伝子の一つ
であるピルビン酸リン酸ジキナーゼ(PPDK)も同時に同
様なプロモーターの支配下で細胞質もしくは葉緑体にお
いて高発現させることにより、同じくC4光合成遺伝子
の一つであるホスホエノールピルビン酸カルボキシラー
ゼ(PEPC)を同時に同様なプロモーターの支配下で細胞
質において高発現させることによって、NADP-ME型C4
植物のC4光合成に近い、より効率的なC4光合成回路
が駆動するC3植物を作出する。
SUMMARY OF THE INVENTION The method of the present invention comprises the steps of:
E (preferably chloroplast NADP-ME, more preferably chloroplast NADP-ME of a C4 plant) is highly expressed in the chloroplast of a C3 plant under the control of a promoter that specifically expresses photosynthesis; C4 similar to NADP-ME type C4 plant
Part of the photosynthetic cycle (Decarboxylate malic acid to convert CO 2 into Rubisco
This is a method for imparting the excellent photosynthetic properties of C4 plants to C3 plants. In the method of the present invention, in addition to NADP-ME, pyruvate phosphate dikinase (PPDK), which is one of the C4 photosynthesis genes, is simultaneously highly expressed in the cytoplasm or chloroplast under the control of a similar promoter. By simultaneously expressing phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC), one of photosynthetic genes, in the cytoplasm under the control of a similar promoter, NADP-ME type C4
Create C3 plants driven by a more efficient C4 photosynthesis circuit, similar to C4 photosynthesis of plants.

【0019】前記のとおり、従来の試みは、C4光合成
に関与する遺伝子を単独で発現させているが、C3植物
にC4光合成回路を導入することには成功していない。
本発明者らは、C3植物でC4光合成回路が駆動しない
のは、脱炭酸酵素NADP-MEが光合成に寄与できる場所
(葉緑体)で十分な活性を発現していないためであると
仮定した。そこで、C3植物にNADP-MEを導入すれば、
この酵素が機能してC4光合成回路が駆動すると考え
た。その際、NADP-ME、PPDK、PEPCの3遺伝子は同時に目
的の場所で高発現させることが、NADP-MEを用いたC3
植物(イネ等)へのC4光合成回路の付与にとって重要
であると予測した。すなわち、C4植物では初期炭酸固
定反応と脱炭酸反応及び真の炭酸固定反応は別々に分化
した細胞が行っているが、C3植物でも同一細胞内の葉
緑体を別の細胞とみなして、NADP-ME(好ましくはC4
植物の葉緑体型のもの)を高発現させれば、C4光合成
回路が形成されると予想した。
As described above, in the conventional attempts, the gene involved in C4 photosynthesis is expressed alone, but it has not been successful to introduce a C4 photosynthesis circuit into C3 plants.
The present inventors hypothesized that the C4 photosynthetic circuit was not activated in C3 plants because the decarboxylase NADP-ME did not express sufficient activity in places where it could contribute to photosynthesis (chloroplasts). . So, if you introduce NADP-ME into C3 plants,
It was thought that this enzyme functions to drive the C4 photosynthesis circuit. At that time, the three genes of NADP-ME, PPDK and PEPC can be simultaneously expressed at the target place at a high level.
Predicted to be important for the provision of the C4 photosynthetic circuit to plants (rice and the like). That is, in the C4 plant, the initial carbon fixation reaction, the decarboxylation reaction, and the true carbon fixation reaction are performed by separately differentiated cells, but in the C3 plant, the chloroplasts in the same cell are regarded as different cells, and NADP -ME (preferably C4
It was expected that the C4 photosynthetic circuit would be formed if the plant chloroplast type was highly expressed.

【0020】そこで、鋭意研究を行った結果、C3植物
中に図3に示すC4光合成回路を構築した。この図に示
されるとおり、C4光合成回路の脱炭酸酵素であるNADP
-MEをC3植物(イネ等)の葉緑体で高発現させて、C
4光合成回路を駆動する。また、NADP-MEに加えて、C
3植物においては活性の低いPPDKやPEPCを発現させて補
うことにより、C4光合成回路の駆動をより確実にす
る。PPDKを緑葉葉肉細胞の細胞質もしくは葉緑体で発現
させれば、脱炭酸反応により生成したピルビン酸をPEPC
の基質であるPEPに変換するので、C4植物により近い
効率的なC4光合成回路の駆動が期待される。加えてPP
DKの反応によってATPが消費され、光傷害を回避する機
能が付与されることも期待される。また、PEPCを緑葉葉
肉細胞の細胞質で発現させることにより、C4光合成回
路の初期炭酸固定反応を強化することができ、C4植物
により近い効率的なC4光合成回路の駆動が期待され
る。
Therefore, as a result of intensive studies, a C4 photosynthesis circuit shown in FIG. 3 was constructed in C3 plants. As shown in this figure, NADP, a decarboxylase in the C4 photosynthetic cycle
-ME is highly expressed in chloroplasts of C3 plants (rice, etc.),
The four-photosynthesis circuit is driven. In addition to NADP-ME, C
In the three plants, the expression of the low activity PPDK or PEPC to make up for them makes the driving of the C4 photosynthetic circuit more reliable. If PPDK is expressed in the cytoplasm or chloroplast of green mesophyll cells, pyruvate generated by the decarboxylation reaction can be converted to PEPC.
It is expected to drive the C4 photosynthetic circuit closer to C4 plants and more efficiently because it is converted to PEP, which is a substrate of P4. Plus PP
It is also expected that ATP is consumed by the reaction of DK, and a function to avoid photodamage is imparted. In addition, by expressing PEPC in the cytoplasm of green leaf mesophyll cells, the initial carbon fixation reaction of the C4 photosynthetic circuit can be strengthened, and an efficient driving of the C4 photosynthetic circuit closer to C4 plants is expected.

【0021】このように、本発明の方法は、NADP-MEを
葉緑体で発現させ、PEPCを緑葉葉肉細胞の細胞質で、PP
DKを緑葉葉肉細胞の細胞質または葉緑体中において発現
させることにより、C3植物の緑葉葉肉細胞において、
細胞質をC4植物の葉肉細胞に、葉緑体をC4植物の維
管束鞘細胞に見立てて、C4植物の組織分化と類似した
形態の炭酸固定経路をつくり出す。このことにより、C
4光合成回路に必要な3酵素の活性を強化して、C4光
合成の駆動力を最大に引き出して、C3植物に炭酸濃縮
機能と光障害回避機能を含むC4植物の持つ優れた形質
を付与することを可能にするのである。
As described above, according to the method of the present invention, NADP-ME is expressed in chloroplasts, and PEPC is expressed in the cytoplasm of green leaf mesophyll cells.
By expressing DK in the cytoplasm or chloroplast of green leaf mesophyll cells, in the green leaf mesophyll cells of C3 plants,
Using the cytoplasm as mesophyll cells of C4 plants and the chloroplast as vascular sheath cells of C4 plants, a carbon fixation pathway similar to the tissue differentiation of C4 plants is created. This allows C
(4) To enhance the activity of three enzymes required for the photosynthetic cycle, maximize the driving force of C4 photosynthesis, and confer to C3 plants the excellent traits of C4 plants, including carbonic acid concentration function and light damage avoidance function. It is possible.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の方法において、NADP−ME遺伝子は、好ま
しくは葉緑体内で発現するようにC3植物に導入する。
したがって、NADP−ME遺伝子は、好ましくは天然
においてC4植物の葉緑体内で機能する葉緑体型NAD
P−MEの遺伝子である。そのような遺伝子として、例
えばBeverly A. Rothermel and TimothyNelson, "Prima
ry Structure of the Maize NADP-dependent Malic Enz
yme", J. Biol. Chem. (1989) 264: 19587-19595 に
は、トウモロコシの全長NADP-ME cDNA塩基配列が明らか
にされている。また、特開平7-23790号公報「イネリン
ゴ酸酵素遺伝子」には、イネ(C3植物)のNADP-MEを
コードするcDNAが開示されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
In the method of the present invention, the NADP-ME gene is introduced into a C3 plant, preferably so as to be expressed in chloroplasts.
Thus, the NADP-ME gene is preferably a chloroplast NAD that functions naturally in the chloroplast of C4 plants.
P-ME gene. Such genes include, for example, Beverly A. Rothermel and Timothy Nelson, "Prima
ry Structure of the Maize NADP-dependent Malic Enz
yme ", J. Biol. Chem. (1989) 264: 19587-19595, discloses the nucleotide sequence of the full-length NADP-ME cDNA of corn. Discloses a cDNA encoding rice (C3 plant) NADP-ME.

【0023】PEPCをコードする遺伝子は細菌、原生
動物、植物に由来するものが知られている。例えば、細
菌由来のものとしては、コリネホルム・グルタミン酸生
産菌由来のもの(特公平7-83714)等が挙げられる。し
かし、好ましいPEPCは植物由来のものであり、例え
ば、トウモロコシ由来のもの(特公平6-30587号公報、
およびHudspeth, R.L. et al., Plant Mol. Biol. (198
9) 12: 579-589)、アマランサス由来のもの(Rydzik,
E. and Berry,J.O., Plant Physiol., (1995)110: 71
3)、フラベリア・トリネルビア由来のもの(Poetsch,
W., et al., FEBSLett., (1991) 292: 133-136)、タバ
コ由来のもの(Koizumi, N. et al., Plant Mol.Biol.,
(1991) 17: 535-539 )、ダイズ由来のもの(特開平6-
319567号公報)、アブラナ由来のもの(特開平6-90766
号公報)、ジャガイモ由来のもの(Merkelbach, S. et
al., Plant Mol. Biol.,(1993) 23: 881-888)、アルフ
ァルファ由来のもの(Pathariana, S.M. et al., Plant
Mol. Biol., (1992) 20:437-450)、メセムブリアンテ
ムム・クリスタリヌム由来のもの(Cushman, J.C.and B
ohnart, H.J., Nuc. Acid Res., (1989) 6743-6744 )
等を用いることができ、中でもトウモロコシ由来のもの
が特に好ましい。
Genes encoding PEPC are known to be derived from bacteria, protozoa and plants. For example, bacteria-derived bacteria include those derived from coryneform / glutamic acid-producing bacteria (Japanese Patent Publication No. 7-83714). However, preferred PEPCs are derived from plants, for example, those derived from corn (Japanese Patent Publication No. 6-30587,
And Hudspeth, RL et al., Plant Mol. Biol. (198
9) 12: 579-589), derived from amaranth (Rydzik,
E. and Berry, JO, Plant Physiol., (1995) 110: 71
3) from Flaveria Trinerbia (Poetsch,
W., et al., FEBSLett., (1991) 292: 133-136), from tobacco (Koizumi, N. et al., Plant Mol. Biol.,
(1991) 17: 535-539), derived from soybean (Japanese Unexamined Patent Publication No.
319567), those derived from oilseed rape (JP-A-6-90766)
Publication), those derived from potatoes (Merkelbach, S. et.
al., Plant Mol. Biol., (1993) 23: 881-888), derived from alfalfa (Pathariana, SM et al., Plant
Mol. Biol., (1992) 20: 437-450), from Mesembriantemum crystallinum (Cushman, JCand B
ohnart, HJ, Nuc. Acid Res., (1989) 6743-6744)
And the like, and among them, those derived from corn are particularly preferable.

【0024】また、PPDKをコードする遺伝子として
は、トウモロコシC4型PPDK遺伝子(Matsuoka, M.
et al., J. Biol. Chem., (1988) 263: 11080-1108
3)、イネ由来のもの(特開平7-184657)、フラベリア
・プリングレイ由来のもの(Rosche, E. et al., Plant
Mol. Biol., (1994) 26: 763-769 )、メセムブリアン
テムム・クリスタリヌム由来のもの(Fisslthaler, B.
et al., Planta, (1995) 196: 492-500 )等が挙げら
れ、本発明においては、トウモロコシC4型PPDK遺
伝子が好ましい。PPDK遺伝子は葉緑体内で発現させ
てよいが、必要であれば細胞質で発現させてもよい。細
胞質で発現させる場合には、トランジットペプチドをコ
ードする配列を除去して用いればよい。
As the gene encoding PPDK, a maize C4 type PPDK gene (Matsuoka, M. et al.
et al., J. Biol. Chem., (1988) 263: 11080-1108.
3), from rice (Japanese Patent Laid-Open No. 7-184657), from Flaveria pringley (Rosche, E. et al., Plant
Mol. Biol., (1994) 26: 763-769), derived from Mesembriantemum crystallinum (Fisslthaler, B. et al.
et al., Planta, (1995) 196: 492-500), and in the present invention, the maize C4-type PPDK gene is preferred. The PPDK gene may be expressed in chloroplasts, but may be expressed in the cytoplasm if necessary. When expressing in the cytoplasm, the transit peptide-encoding sequence may be removed before use.

【0025】本発明においては、さらにPEPCの直接
の基質である炭酸水素イオンを細胞質に供給するため
に、CAをコードする遺伝子をC3植物に導入してもよ
い。CAをコードする遺伝子は動物及び植物由来のもの
が数多く知られているが、高等植物由来のCAをコード
する遺伝子と他の生物由来のものとでは塩基配列の類似
性が低い。また、高等植物のCAは無機リン酸により酵
素活性が制御される(Sultemeyer, D. et al., Physio
l. Plant., (1993) 88:179-190 )。したがって、用い
る遺伝子としては高等植物由来のものが好ましく、高等
植物由来のものとしては、ホウレンソウ由来のもの(Bur
nell et al., Plant Physiol. (1990) 92:37-40)、エン
ドウ由来のもの(Roeske, C.A. and Ogren, W.L., Nuc.
Acid Res., (1990) 18:3413 )、シロイヌナズナ由来の
もの(Raines, C.A. et al., Plant Mol. Biol., (199
2) 20: 1143-1148 )、イネ由来のもの(WO 95/1197
9)、トウモロコシ由来のもの(WO 95/11979)等が挙げ
られるが、好ましくはホウレンソウ由来のものである。
ホウレンソウCAは葉緑体に局在する酵素であるので、
本酵素をコードする遺伝子にはトランジットペプチド配
列が付加されている。そこで、遺伝子構築には、本出願
人の特願平9-26658号明細書の実施例1で述べているよ
うに部分突然変異導入によりトランジットペプチドをコ
ードする領域を除去した配列番号3に記した遺伝子を用
いるとよい。
In the present invention, a gene encoding CA may be introduced into C3 plants to supply bicarbonate ions, which are direct substrates of PEPC, to the cytoplasm. Although many genes encoding CA are known to be derived from animals and plants, genes encoding CA derived from higher plants and those derived from other organisms have low similarities in nucleotide sequences. Enzyme activity of higher plant CA is controlled by inorganic phosphate (Sultemeyer, D. et al., Physio
l. Plant., (1993) 88: 179-190). Therefore, the genes used are preferably those derived from higher plants, and those derived from higher plants include those derived from spinach (Bur
nell et al., Plant Physiol. (1990) 92: 37-40), from pea (Roeske, CA and Ogren, WL, Nuc.
Acid Res., (1990) 18: 3413), derived from Arabidopsis thaliana (Raines, CA et al., Plant Mol. Biol., (199
2) 20: 1143-1148), derived from rice (WO 95/1197)
9) and those derived from corn (WO 95/11979), and preferably those derived from spinach.
Since spinach CA is an enzyme localized in chloroplasts,
A transit peptide sequence is added to the gene encoding this enzyme. Therefore, in the construction of the gene, as described in Example 1 of Japanese Patent Application No. 9-26658 of the applicant of the present invention, the region coding for the transit peptide was removed by partial mutagenesis and described in SEQ ID NO: 3. It is good to use a gene.

【0026】上述した各酵素をコードする遺伝子に用い
られるプロモータ配列としては、特に限定されるもので
はないが、光合成器官において特異的に遺伝子を発現さ
せるプロモータ−配列が好ましい。そのようなプロモー
ター配列としては、例えばトウモロコシC4型PPDK
プロモーター配列(Glackin et al., (1990) Proc. Nat
l. Acad. Sci. USA 87:3004-3008 、およびMatsuoka,
M. et al., Proc. Natl.Acad. Sci. USA (1993) 90: 95
86-9590) 、トウモロコシC4型PEPCプロモーター
配列(Hudspeth,R.L. and Grula, J.W., Plant Mol. Bi
ol., (1989) 12:579-589)、イネRubisco 小サブユニッ
ト(rbcS)プロモーター配列(Kyozuka, J.et al., Plant
Physiol., (1993) 102: 991-1000)、イネクロロフィ
ルa/b結合タンパク質プロモーター配列(Sakamoto,
M. et al., Plant Cell Physiol.,(1991) 32: 385-39
3)等が挙げらる。本発明においては、トウモロコシC
4型PPDKプロモーターもしくはイネrbcSプロモ
ーター配列が好ましい。
The promoter sequence used in the gene encoding each of the above-mentioned enzymes is not particularly limited, but a promoter sequence that specifically expresses the gene in a photosynthetic organ is preferable. Such promoter sequences include, for example, corn C4 type PPDK.
Promoter sequence (Glackin et al., (1990) Proc. Nat
l. Acad. Sci. USA 87: 3004-3008, and Matsuoka,
M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1993) 90: 95.
86-9590), a maize C4 type PEPC promoter sequence (Hudspeth, RL and Grula, JW, Plant Mol. Bi.
ol., (1989) 12: 579-589), a rice Rubisco small subunit (rbcS) promoter sequence (Kyozuka, J. et al., Plant
Physiol., (1993) 102: 991-1000), a rice chlorophyll a / b binding protein promoter sequence (Sakamoto,
M. et al., Plant Cell Physiol., (1991) 32: 385-39
3) and the like. In the present invention, corn C
A type 4 PPDK promoter or rice rbcS promoter sequence is preferred.

【0027】本発明においては、上記C4回路に関与す
る各酵素をコードする遺伝子を別個に遺伝子導入用構築
遺伝子としてC3植物に導入、形質転換してもよいが、
好ましくは各遺伝子を同一の遺伝子導入用構築遺伝子上
に連結し、これをC3植物に導入、形質転換することが
好ましい。その際、遺伝子の順番には特別の制限はな
い。
In the present invention, the genes encoding the enzymes involved in the C4 cycle may be separately introduced and transformed into C3 plants as construction genes for gene introduction.
Preferably, each gene is ligated on the same gene-introduced construction gene, and this is introduced into a C3 plant and transformed. There is no particular restriction on the order of the genes.

【0028】必要な遺伝子を1つ又は複数を連結して含
んでいる導入用構築遺伝子でC3植物細胞を形質転換す
るには、選択されたC3植物細胞から常法にしたがって
その細胞内に上記構築遺伝子を導入すればよい。導入の
方法としては、エレクトロポレーション法、エレクトロ
インジェクション法、PEGなどの化学的な処理による
方法、遺伝子銃を用いる方法等の常法が挙げられるが、
中でもアグロバクテリウム法を用いて各遺伝子をC3植
物に導入、形質転換することが好ましい。このアグロバ
クテリウム法は、この分野において周知であり、これに
より双子葉植物(例えば特開平4-330234号公報)でも単
子葉植物(WO 94/00977)でも形質転換することができ
る。形質転換に成功した植物は、後に記載する方法によ
り選別することができる。
In order to transform a C3 plant cell with a transgenic construct containing one or more required genes linked to each other, the above-described construct is inserted into the selected C3 plant cell by a conventional method. What is necessary is just to introduce a gene. Examples of the method of introduction include conventional methods such as electroporation, electroinjection, a method using a chemical treatment such as PEG, and a method using a gene gun.
In particular, it is preferable to introduce and transform each gene into C3 plants using the Agrobacterium method. The Agrobacterium method is well known in the art, and can transform both dicotyledonous plants (for example, JP-A-4-330234) and monocotyledonous plants (WO 94/00977). Plants that have been successfully transformed can be selected by the method described below.

【0029】形質転換された植物の遺伝形質は、一般的
育種方法で固定して、導入された遺伝子を子孫植物に伝
達することが可能である。
The genetic trait of the transformed plant can be fixed by a general breeding method, and the introduced gene can be transmitted to progeny plants.

【0030】形質転換されるC3植物としては、この技
術はあらゆるC3植物に適応が可能であるが、特にイ
ネ、コムギ、オオムギ、ダイズ、バレイショ、タバコ、
アブラナ等の光合成能力が向上することにより乾物生産
性の向上が期待される作物にとって有用である。本発明
においては、単子葉植物に適用することが好ましく、特
に好ましくはイネに適用することである。
As a C3 plant to be transformed, this technique can be applied to any C3 plant, especially rice, wheat, barley, soybean, potato, tobacco,
It is useful for crops such as rape that are expected to improve dry matter productivity by improving photosynthetic ability. In the present invention, it is preferably applied to monocotyledonous plants, and particularly preferably applied to rice.

【0031】なお、本発明でいうC4光合成回路とは、
上述したようにPEPCによる炭酸固定、NADP−M
EによるRubisco近傍での二酸化炭素の放出、A
TPを消費したPEPCの基質の再生の3つの過程によ
り形成されている。
The C4 photosynthesis circuit referred to in the present invention is:
As described above, carbonic acid fixation by PEPC, NADP-M
Emission of carbon dioxide near Rubisco by E, A
It is formed by three processes of regeneration of the substrate of PEPC that consumed TP.

【0032】このC4光合成回路が形質転換されたC3
植物内で機能しているか否かの判断方法は、後述する実
施例で詳述するが、要約すると以下の方法の少なくとも
一つにより行う。 作出した形質転換体及び対照の切り葉に放射性同位
元素で標識した二酸化炭素(14CO2)を短時間取り込ま
せ、標識される炭素化合物の割合を比較し、形質転換植
物体内でPEPCが機能してC4光合成回路の初期炭酸
固定産物であるC4化合物が生成されるかの調査。ま
た、標識された炭素化合物の経時的変化を比較し、導入
したC4光合成経路が形質転換植物体内で機能している
かを調査する。 作出した形質転換体及び対照の切り葉に放射性同位
元素で標識したリンゴ酸([14C] リンゴ酸)を取り込
ませ、一定時間後に標識されるショ糖を含む光合成代謝
産物の割合を比較し、形質転換植物体内でNADP−M
Eが機能してC4化合物の脱炭酸が行われているかを調
査する。 作出した形質転換体の光合成活性を測定し、光合成
能力に変化が見られるかを調査する。
This C4 photosynthesis circuit is transformed with C3
The method of determining whether or not it is functioning in a plant will be described in detail in Examples described later. In summary, it is performed by at least one of the following methods. The produced transformants and control cut leaves were made to incorporate radioactively labeled carbon dioxide ( 14 CO 2 ) for a short period of time, and the ratio of labeled carbon compounds was compared. PEPC functioned in the transformed plants. To determine whether C4 compounds, which are the initial carbon dioxide fixation products of the C4 photosynthesis circuit, are produced. In addition, the changes over time of the labeled carbon compound are compared to investigate whether the introduced C4 photosynthetic pathway functions in the transformed plant. Malic acid ([ 14 C] malic acid) labeled with a radioisotope was incorporated into the cut leaves of the produced transformant and control, and after a certain period of time, the ratio of photosynthetic metabolites including sucrose labeled was compared. NADP-M in transformed plants
It is investigated whether E functions to decarbonate the C4 compound. The photosynthetic activity of the resulting transformant is measured to determine whether the photosynthetic ability has changed.

【0033】実施例 以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples, but the present invention is not limited to the following examples.

【0034】[0034]

【実施例】(1) イネで光合成器官特異的に発現するトウ
モロコシPPDKプロモーター及びイネRubisco小サブユニ
ット(rbcS)プロモーターを含むDNA断片を単離した。 (2) トウモロコシ緑葉cDNAライブラリーからNADP-ME、P
EPC、及びPPDKのcDNAを単離した。 (3) ターミネーター領域の単離を行い、上記cDNAの
上流にプロモーターを、下流にターミネーターを接続し
た遺伝子カセットを構築し、これらを下記のように接続
し、イネに導入するベクターを構築した。 1)トウモロコシNADP-ME 2)トウモロコシNADP-ME+トウモロコシPPDK(葉緑体型) 3)トウモロコシNADP-ME+トウモロコシPPDK(細胞質型) 4)トウモロコシNADP-ME+トウモロコシPEPC 5)トウモロコシNADP-ME+トウモロコシPEPC+トウモロコ
シPPDK(葉緑体型) 6)トウモロコシNADP-ME+トウモロコシPEPC+トウモロコ
シPPDK(細胞質型) (4) 6種のコンストラクトのベクターを用い、それぞれ
アグロバクテリウム法によりイネへ各遺伝子を導入し、
形質転換体を得た。それぞれの形質転換体の導入遺伝子
の発現を、特異的抗血清を用いたウエスタンブロッティ
ング法により調査し、高発現個体を選抜した。高発現個
体の一部については、導入遺伝子タンパク質が活性を持
った形で発現していることを酵素活性測定により確認し
た。 (5) 作出した形質転換体及び対照の切り取り葉に、光照
射下で放射性同位元素で標識した二酸化炭素(14CO2
を短時間取り込ませ、標識される炭素化合物の割合を比
較し、C4光合成の初期炭酸固定産物であるC4化合物
への固定を確認した。 (6) 作出した形質転換体及び対照の切り取り葉に、光照
射下で放射性同位元素で標識したリンゴ酸([14C]リ
ンゴ酸)を取り込ませ、一定時間後に標識されるショ
糖、光呼吸中間代謝物(セリン、グリシン)及びカルビ
ン回路中間代謝物(3-ホスホグリセリン酸、糖リン酸)
の割合を比較し、リンゴ酸が脱炭酸反応されてできたCO
2が光合成炭酸固定反応により固定されていることを確
認した。次にこれらの実験の方法を詳細に示す。
EXAMPLES (1) A DNA fragment containing a maize PPDK promoter and a rice Rubisco small subunit (rbcS) promoter that is specifically expressed in rice in a photosynthetic organ was isolated. (2) NADP-ME, P from maize green leaf cDNA library
EPC and PPDK cDNAs were isolated. (3) The terminator region was isolated, a gene cassette was constructed in which a promoter was connected upstream of the cDNA and a terminator was connected downstream, and these were connected as described below to construct a vector to be introduced into rice. 1) Maize NADP-ME 2) Maize NADP-ME + Maize PPDK (Chloroplast type) 3) Maize NADP-ME + Maize PPDK (Cytoplasmic type) 4) Maize NADP-ME + Maize PEPC + Maize PEDP-Maize NADPME (Chloroplast type) 6) Maize NADP-ME + Maize PEPC + Maize PPDK (Cytoplasmic type) (4) Using 6 types of construct vectors, each gene was introduced into rice by Agrobacterium method,
A transformant was obtained. The expression of the transgene in each transformant was investigated by Western blotting using a specific antiserum, and high-expressing individuals were selected. For some of the high expression individuals, it was confirmed by enzyme activity measurement that the transgene protein was expressed in an active form. (5) Carbon dioxide ( 14 CO 2 ) labeled with radioisotope under light irradiation on the cut leaves of the created transformants and controls
Was incorporated for a short time, and the ratio of the labeled carbon compound was compared to confirm the fixation to the C4 compound, which is the initial carbonic acid fixation product of C4 photosynthesis. (6) Incorporate malic acid ([ 14 C] malic acid) labeled with a radioisotope into the cut leaves of the transformants and controls under light irradiation, and after a certain period of time, labeled sucrose and photorespiration Intermediate metabolites (serine, glycine) and calvin cycle intermediate metabolites (3-phosphoglycerate, sugar phosphate)
Of malic acid and CO
It was confirmed that 2 was fixed by the photosynthetic carbonic acid fixing reaction. Next, the method of these experiments is shown in detail.

【0035】実施例1 各種遺伝子を発現させるための
ベクターの構築 PPDKプロモーターとして、既知の配列(Matsuoka,
M., Tada, Y., Fujimura, T., and Kano-Murakami, Y.,
"Tissue-specific light-regulated expression direc
ted by the promoter of a C4 gene, maize pyruvate,
orthophosphatedikinase, in a C3 plant, rice.", Pro
c. Natl. Acad. Sci. USA (1993) 90:9586-9590)のプ
ロモーター領域をEcoRIおよびNdeIで消化して
得られる約1.6kbpのDNA断片を遺伝子構築に用いた。
ただし、PEPCcDNAと接続する際は、NdeI部
位上流のSacI部位にNcoIリンカーを挿入し、E
coRI及びNcoIで消化したDNA断片を用いた。
Example 1 In order to express various genes
Vector Construction Known sequences as PPDK promoters (Matsuoka,
M., Tada, Y., Fujimura, T., and Kano-Murakami, Y.,
"Tissue-specific light-regulated expression direc
ted by the promoter of a C4 gene, maize pyruvate,
orthophosphatedikinase, in a C3 plant, rice. ", Pro
Natl. Acad. Sci. USA (1993) 90: 9586-9590) was digested with EcoRI and NdeI, and a DNA fragment of about 1.6 kbp was used for gene construction.
However, when connecting to PEPC cDNA, an NcoI linker was inserted into the SacI site upstream of the NdeI site,
A DNA fragment digested with coRI and NcoI was used.

【0036】イネrbcSのプロモーター領域は以下のよう
に獲得した。既知の塩基配列(Kyozuka, J., McEloy,
D., Hayakawa, T., Xie, Y., Wu, R. and Shimamoto,
K., "Light-regulated and cell-specific expression
of tomato rbcS-gusA and ricerbcS-gusA fusion genes
in transgenic rice.", Plant Physiol. (1993) 102:9
91-1000)をもとに作製した合成プライマー 5'-GCAAGCTTTTACTTGTACCAACTAATATAATGAGTG-3' (5'側),
5'-TGGATCCTCTAGAGTACTTCTTGAGATGCACTGCTC-3' (3'側)
を用い、イネゲノムDNAを鋳型にしてPCR(Mcpher
son, M.J., Quirke, P.and Taylor, G.R. ed.: PCR. A
practical approach. Oxford express press, Oxford N
Y (1991))を行い、約1.3kbpのDNA断片を得た。これ
をHindIIIおよびXbaIで消化して得た約1.3k
bpのDNA断片を遺伝子構築に用いた。
The promoter region of rice rbcS was obtained as follows. Known base sequences (Kyozuka, J., McEloy,
D., Hayakawa, T., Xie, Y., Wu, R. and Shimamoto,
K., "Light-regulated and cell-specific expression
of tomato rbcS-gusA and ricerbcS-gusA fusion genes
in transgenic rice. ", Plant Physiol. (1993) 102: 9
91-1000) 5'-GCAAGCTTTTACTTGTACCAACTAATATAATGAGTG-3 '(5' side)
5'-TGGATCCTCTAGAGTACTTCTTGAGATGCACTGCTC-3 '(3' side)
PCR (Mcpher) using rice genomic DNA as a template
son, MJ, Quirke, P. and Taylor, GR ed .: PCR.A
practical approach.Oxford express press, Oxford N
Y (1991)) to obtain a DNA fragment of about 1.3 kbp. This was digested with HindIII and XbaI to obtain about 1.3 k
The bp DNA fragment was used for gene construction.

【0037】トウモロコシNADP−MEcDNAの単
離は次のように行った。トウモロコシA188の緑葉か
ら常法(渡辺格監修、杉浦昌弘編集、植物バイオテクノ
ロジーマニュアル クローニングとシークエンス、農村
文化社 (1989) )に従ってmRNAを調製した。このm
RNAからTimeSavercDNAsynthes
isKit(商品名、スウェーデン国、ファルマシア社)
を用いてcDNAおよびcDNAライブラリーを作製し
た。既知のトウモロコシNADP−MEのcDNAの塩
基配列(Beverly A. Rothermel and Timothy Nelson, "
Primary Structure of the Maize NADP-dependent Mali
c Enzyme", J. Biol. Chem.(1989) 264:19587-19595)
をもとに作製した合成プライマー 5'-TACTTACGTGGCCTTCTTCCTCCG-3' (5'側),5'-GGTTTGGCT
GCTGGATTCAAAGGG-3' (3'側)を用いて、上記トウモロコ
シ緑葉cDNAを鋳型にしてPCR(Mcpherson, M.J.
ら、上掲)を行い、約900bpのDNA断片、ME1
断片を得た。このME1断片をプローブに用いて常法
(Sambrook, J., Fritsch, E.F. and Maniatis,T.: Mol
ecular cloning: A laboratory manual, 2nd ed., Cold
spring harbor laboratory press, Cold Spring Harbo
r NY (1989))によって上記トウモロコシ緑葉cDNA
ライブラリーをスクリーニングし、プラスミドpSK95B4
およびpSK95B7を得た。また、既知の塩基配列(Beverly
A.ら、上掲)をもとに作製した合成プライマー 5'-GTCGACCATATGCTGTCCACGCGCACCGCC-3' (5'側),5'-CAA
AAGGGTGTAACCGCTTGC-3' (3'側)を用い、上記トウモロコ
シ緑葉cDNAを鋳型にしてPCR(Mcpherson, M.J.
ら、上掲)を行い、約300bpのDNA断片、ME3
断片を得た。さらに、既知の塩基配列(Beverly A.ら、
上掲)をもとに作製した合成プライマー 5'-AGCCTACGAGCTCGGTCTG-3' (5'側),5'-CCCGGGCATGCGCA
AAATTGATCCCCGCAG-3' (3'側)を用いて、上記トウモロコ
シ緑葉cDNAを鋳型にしてPCR(Mcpherson, M.J.
ら、上掲)を行い、約120bpのDNA断片、MEc
断片を得た。ME3断片とpSK95B7の挿入断片をNot
I部位で、 pSK95B7の挿入断片とpSK95B4の挿入断片を
EcoRI部位で、 pSK95B4の挿入断片とMEc断片を
SacI部位で接続し、マリックエンザイムの全コード
領域を含むcDNAを作製した(図1)。このcDNA
をNdeIおよびSphIで消化して得られる約1.9kbp
の断片を遺伝子構築に用いた。
The isolation of corn NADP-ME cDNA was performed as follows. MRNA was prepared from the green leaves of corn A188 according to the usual method (edited by Tadashi Watanabe, edited by Masahiro Sugiura, Cloning and Sequence of Plant Biotechnology Manual, Rural Culture Co., Ltd. (1989)). This m
From RNA to TimeSaver cDNA syntheses
isKit (product name, Pharmacia, Sweden)
Was used to prepare cDNA and cDNA library. The nucleotide sequence of a known maize NADP-ME cDNA (Beverly A. Rothermel and Timothy Nelson, "
Primary Structure of the Maize NADP-dependent Mali
c Enzyme ", J. Biol. Chem. (1989) 264: 19587-19595)
5'-TACTTACGTGGCCTTCTTCCTCCG-3 '(5' side), 5'-GGTTTGGCT
Using GCTGGATTCAAAGGG-3 '(3' side), the corn green leaf cDNA was used as a template to perform PCR (Mcpherson, MJ
Et al., Supra), and a DNA fragment of about 900 bp, ME1
A fragment was obtained. Using this ME1 fragment as a probe, a conventional method (Sambrook, J., Fritsch, EF and Maniatis, T .: Mol
ecular cloning: A laboratory manual, 2nd ed., Cold
spring harbor laboratory press, Cold Spring Harbo
r NY (1989)).
The library was screened and plasmid pSK95B4
And pSK95B7 were obtained. In addition, a known base sequence (Beverly
A. et al., Supra) 5'-GTCGACCATATGCTGTCCACGCGCACCGCC-3 '(5' side), 5'-CAA
PCR (Mcpherson, MJ) using AAGGGTGTAACCGCTTGC-3 '(3' side) and the corn green leaf cDNA as a template
Supra), and a DNA fragment of about 300 bp, ME3
A fragment was obtained. In addition, known base sequences (Beverly A. et al.
5'-AGCCTACGAGCTCGGTCTG-3 '(5' side), 5'-CCCGGGCATGCGCA
Using AAATTGATCCCCGCAG-3 '(3' side) and the corn green leaf cDNA as a template, PCR (Mcpherson, MJ
Supra), a DNA fragment of about 120 bp, MEc
A fragment was obtained. The insert fragment of ME3 fragment and pSK95B7 was Not
At the I site, the inserted fragment of pSK95B7 and the inserted fragment of pSK95B4 were connected at the EcoRI site, and the inserted fragment of pSK95B4 and the MEc fragment were connected at the SacI site to prepare cDNA containing the entire coding region of the malic enzyme (FIG. 1). This cDNA
Was digested with NdeI and SphI to obtain about 1.9 kbp.
Fragment was used for gene construction.

【0038】トウモロコシC4型PPDKcDNAは、
既知の塩基配列(Matsuoka, M., Ozeki, Y., Yamamoto,
N., Hirano, H., Kano-Murakami, Y. and Tanaka,
Y.,"Primary structure of maize pyruvate, orthophos
phate dikinase as deduced from cDNA sequence.", J.
Biol. Chem. (1988) 263: 11080-11083)をもとに作製
した合成オリゴヌクレオチド 5'-TAGCTCGATGGGTTGCACGATCATATGGAGCAAGG-3'をプロー
ブに用いて、常法(Sambrook, J.ら、上掲)によってλ
ZAPベクター(アメリカ国、ストラタジーン社)を使
用して作製したトウモロコシ緑葉cDNAライブラリー
より単離した。NdeIおよびClaIで消化して得ら
れる約3kbpのDNA断片を葉緑体型PPDKcDNAと
して遺伝子構築に用いた。
The maize C4 type PPDK cDNA is
Known base sequences (Matsuoka, M., Ozeki, Y., Yamamoto,
N., Hirano, H., Kano-Murakami, Y. and Tanaka,
Y., "Primary structure of maize pyruvate, orthophos
phate dikinase as deduced from cDNA sequence. ", J.
Biol. Chem. (1988) 263: 11080-11083), using a synthetic oligonucleotide 5′-TAGCTCGATGGGTTGCACGATCATATGGAGCAAGG-3 ′ as a probe, according to a conventional method (Sambrook, J. et al., Supra).
It was isolated from a maize green leaf cDNA library prepared using a ZAP vector (Stratagene, USA). A DNA fragment of about 3 kbp obtained by digestion with NdeI and ClaI was used for gene construction as chloroplast-type PPDK cDNA.

【0039】細胞質型PPDKcDNAを作製するため
に、既知の配列(Sheen, J.: Molecular mechanisms un
derlying the differential expression of Maize Pyru
vate,Orthophosphate dikinase genes. Plant Cell 3:2
25-245 (1991))をもとに作製した合成プライマー 5'-TTTCATATGGCGCCCGTTCAATGTGCGCGTTCGCAGAGGGTGTTCCA
CTTCGGCAA-3' (5'側),5'-GTACTCCTCCACCCACTGCA-3' (3'
側)を用い、上記のトウモロコシPPDKcDNAを鋳
型にしてPCR(Mcpherson,M.J. ら、上掲)により、
約250bpのDNA断片、DK1断片を得た。この断
片をNdeI、SacIIで消化したものを葉緑体型の
PPDKcDNAのNdeI、SacII部位に挟まれ
た部分と置換した。NdeIおよびClaIで消化して
得られた約2.9kbpのDNA断片を細胞質型PPDKcD
NAとして遺伝子構築に用いた。
To prepare a cytoplasmic type PPDK cDNA, a known sequence (Sheen, J .: Molecular mechanisms un
derlying the differential expression of Maize Pyru
vate, Orthophosphate dikinase genes.Plant Cell 3: 2
25-245 (1991)) 5'-TTTCATATGGCGCCCGTTCAATGTGCGCGTTCGCAGAGGGTGTTCCA
CTTCGGCAA-3 '(5' side), 5'-GTACTCCTCCACCCACTGCA-3 '(3'
Side) and PCR (Mcpherson, MJ et al., Supra) using the above-mentioned corn PPDK cDNA as a template,
A DNA fragment of about 250 bp, DK1 fragment, was obtained. This fragment was digested with NdeI and SacII and replaced with the portion between the NdeI and SacII sites of the chloroplast-type PPDK cDNA. A DNA fragment of about 2.9 kbp obtained by digestion with NdeI and ClaI was converted to cytoplasmic PPDKcD.
NA was used for gene construction.

【0040】トウモロコシPEPCcDNAは、既知の
塩基配列(Hudspeth, R. L. and Grula, J. W., "Struc
ture and expression of the maize gene encoding the
phosphoenolpyruvate carboxylase isozyme involved
in C4 photosynthesis.",Plant Mol. Biol.(1989) 12:
579-589)をもとに作製した合成オリゴヌクレオチド 5'- GCCATGGCGCGGCGGGAAGCTAAGCACGGAAGCGA -3'をプロ
ーブに用いて、常法(Sambrook, J.ら、上掲)によって
トウモロコシ緑葉cDNAライブラリーより単離した。この
クローンをXhoIで消化した後、NcoIで部分消化
して得られた約3kbpのDNA断片を遺伝子構築に用い
た。
The maize PEPC cDNA has a known nucleotide sequence (Hudspeth, RL and Grula, JW, "Struc
ture and expression of the maize gene encoding the
phosphoenolpyruvate carboxylase isozyme involved
in C4 photosynthesis. ", Plant Mol. Biol. (1989) 12:
579-589) using a synthetic oligonucleotide 5'-GCCATGGCGCGGCGGGAAGCTAAGCACGGAAGCGA-3 'as a probe and isolated from a maize green leaf cDNA library by a conventional method (Sambrook, J. et al., Supra). After digesting this clone with XhoI, a DNA fragment of about 3 kbp obtained by partial digestion with NcoI was used for gene construction.

【0041】ターミネーター領域は、pPGA643A (Gynheu
ng AN, Paul R. Ebert, Amilava Mirta and Sam B. HA:
binary vector, Plant Molecular Biology Manual A3:
1-19 (1988)) をClaIおよびKpnIで消化して得
られたgene7ターミネーター領域のDNA断片、pG
L2 (Bilang R, Iida S, Peterhans A, Potrykus I, Pas
zkowski J: The 3'-terminal reagion of the hygromyc
in-B-resistance geneis important for its activity
in Escherichia coli and Nicotiana tabacum. Gene 10
0: 247-250 (1991)) をSphI及びEcoRIで消化
して得られたCaMV35Sターミネーター領域のDN
A断片、及びpBI121 (Jefferson, R.A.,Kavanaugh, T.
A. & Bevan, M. W. GUS fusions: β-glucuronidase as
a sensitive and versatile gene fusion marker in h
igher plant. EMBO J. 6: 3901(1987)) をSacIおよ
びEcoRIで消化して得られたnosターミネーター
領域のDNA断片の3種類を用いた。
The terminator region is pPGA643A (Gynheu
ng AN, Paul R. Ebert, Amilava Mirta and Sam B. HA:
binary vector, Plant Molecular Biology Manual A3:
1-19 (1988)) was digested with ClaI and KpnI, and a DNA fragment of the gene 7 terminator region, pG
L2 (Bilang R, Iida S, Peterhans A, Potrykus I, Pas
zkowski J: The 3'-terminal reagion of the hygromyc
in-B-resistance geneis important for its activity
in Escherichia coli and Nicotiana tabacum.Gene 10
0: 247-250 (1991)) and the DN of the CaMV35S terminator region obtained by digestion with SphI and EcoRI.
A fragment and pBI121 (Jefferson, RA, Kavanaugh, T.
A. & Bevan, MW GUS fusions: β-glucuronidase as
a sensitive and versatile gene fusion marker in h
igher plant. EMBO J. 6: 3901 (1987)) was digested with SacI and EcoRI, and three types of DNA fragments in the nos terminator region were used.

【0042】入手したプロモーター、cDNA、ターミ
ネーターのDNA断片を以下のように連結した(図
2)。 ・PPDKプロモーター:NADP-ME cDNA:CaMV35S ターミネー
ター(ME 遺伝子) ・PPDKプロモーター:PPDK cDNA:gene7ターミネーター(P
PDK遺伝子) ・rbcSプロモーター:細胞質型PPDK cDNA:gene7ターミ
ネーター(細胞質型PPDK) ・PPDKプロモーター:PEPC cDNA:nosターミネーター(PE
PC遺伝子)
The obtained promoter, cDNA and terminator DNA fragments were ligated as follows (FIG. 2).・ PPDK promoter: NADP-ME cDNA: CaMV35S terminator (ME gene) ・ PPDK promoter: PPDK cDNA: gene7 terminator (P
(PDK gene)-rbcS promoter: cytoplasmic PPDK cDNA: gene7 terminator (cytoplasmic PPDK)-PPDK promoter: PEPC cDNA: nos terminator (PE
PC gene)

【0043】連結した各遺伝子をpSB22(Komari, T., H
iei, Y., Saito, H., Murai, N.,Kumashiro, T.: Vecto
rs carrying two separate T-DNAs for co-transformat
ionof higher plants mediated by Agrobacterium tume
faciens and segregationoftransformants free from s
election markers. Plant J. 10: 165-174 (1996))の
HPT遺伝子の上流または下流に挿入し、スーパーバイ
ナリー中間プラスミドpSBmMH、pSBmHDM、pSBmHDcM、pSB
mHMP、pSBmHMPD、及びpSBmHMPDcを構築した。各遺伝子
断片はそれぞれのプラスミドに存在するT−DNA内に
以下のように配置した(図2)。 (ME遺伝子)-(HPT):(pSBmMH) (HPT)-(PPDK遺伝子)-(ME遺伝子):(pSBmHDM) (HPT)-(細胞質型PPDK)-(ME遺伝子):(pSBmHDcM) (HPT)-(ME遺伝子)-(PEPC遺伝子):(pSBmHMP) (HPT)-(ME遺伝子)-(PEPC遺伝子)-(PPDK遺伝子):(pSBmHM
PD) (HPT)-(ME遺伝子)-(PEPC遺伝子)-(細胞質型PPDK遺伝
子):(pSBmHMPDc)
Each of the ligated genes was converted into pSB22 (Komari, T., H
iei, Y., Saito, H., Murai, N., Kumashiro, T .: Vecto
rs carrying two separate T-DNAs for co-transformat
ionof higher plants mediated by Agrobacterium tume
faciens and segregationoftransformants free from s
election markers. Plant J. 10: 165-174 (1996)) inserted upstream or downstream of the HPT gene, and used as super binary intermediate plasmids pSBmMH, pSBmHDM, pSBmHDcM, pSB.
mHMP, pSBmHMPD, and pSBmHMPDc were constructed. Each gene fragment was arranged as follows in T-DNA present in each plasmid (FIG. 2). (ME gene)-(HPT): (pSBmMH) (HPT)-(PPDK gene)-(ME gene): (pSBmHDM) (HPT)-(cytoplasmic PPDK)-(ME gene): (pSBmHDcM) (HPT) -(ME gene)-(PEPC gene) :( pSBmHMP) (HPT)-(ME gene)-(PEPC gene)-(PPDK gene) :( pSBmHM
(PD) (HPT)-(ME gene)-(PEPC gene)-(cytoplasmic PPDK gene): (pSBmHMPDc)

【0044】それぞれのプラスミドを保持する大腸菌D
H5αとpRK2013を保持する大腸菌HB101およびpSB1(Ko
mari, T.ら、上掲)を保有するアグロバクテリウムLBA4
404の3系交雑によりアグロバクテリウムへの導入と相
同組換え(Komari, T.ら、上掲)を行い、pSB1MH、pSB1
HDM、pSB1HDcM、pSB1HMP、pSB1HMPD、pSB1HMPDcを保有
するアグロバクテリウムを作製した。
Escherichia coli D carrying each plasmid
E. coli HB101 and pSB1 carrying H5α and pRK2013 (Ko
Agrobacterium LBA4 carrying mari, T. et al., supra).
Introgression into Agrobacterium and homologous recombination (Komari, T. et al., Supra) were carried out by crossing the three lines of 404, and pSB1MH, pSB1
Agrobacterium having HDM, pSB1HDcM, pSB1HMP, pSB1HMPD, and pSB1HMPDc was prepared.

【0045】実施例2 形質転換体の作出 (1) 形質転換 イネの形質転換にはすべて日本稲品種「月の光」を用い
た。イネの形質転換は、アグロバクテリウム法(Hiei,
Y., Ohta, S., Komari, T.and Kumashiro, T.: Efficie
nt transformation of rice (Oryza sativa L.) mediat
ed by Agrobacterium and sequence analysis of the b
oundaries of theT-DNA. Plant J. 6: 271-282 (199
4))により行った。得られた形質転換体は、空調温室(1
6時間日長、昼:28℃、夜:23℃)にて育成した。
Example 2 Production of Transformants (1) Transformation All rice was transformed using the Japanese rice variety "Tsuki no Hikari". Transformation of rice is performed by the Agrobacterium method (Hiei,
Y., Ohta, S., Komari, T. and Kumashiro, T .: Efficie
nt transformation of rice (Oryza sativa L.) mediat
ed by Agrobacterium and sequence analysis of the b
oundaries of the T-DNA. Plant J. 6: 271-282 (199
4)). The resulting transformant was placed in an air-conditioned greenhouse (1
6 hours daylength, day: 28 ° C, night: 23 ° C).

【0046】(2) 酵素タンパク質の検出 各形質転換イネでの導入遺伝子のタンパク質の発現は、
ウエスタンブロッティング法により、以下に示す方法で
検出した。緑葉10mgを400μlの抽出液 (20mM Tris-HCl
pH6.8、1% SDS、140mM 2-メルカプトエタノール、20%
グリセロール)で摩砕し、得られた抽出液の一部をSDS-P
AGEに供した。電気泳動後、ゲル中のタンパク質を電気
的にイモビロンーP膜(商品名、アメリカ国、ミリポア社)
に転写し、トウモロコシPEPCタンパク質、トウモロコシ
PPDKタンパク質もしくはトウモロコシNADP-MEタンパク
質に対するウサギ抗血清、アルカリファオスファターゼ
標識ヤギ抗ウサギIgG抗体(ベルギー国、オルガノン・テ
クニカ社)、AP発色キット(商品名、アメリカ国、バイオ
ラド社)を用いて酵素タンパク質を検出した。
(2) Detection of Enzyme Protein The expression of the transgene protein in each transformed rice plant was determined by
Detection was performed by Western blotting in the manner described below. Green leaf 10 mg 400 μl extract (20 mM Tris-HCl
pH6.8, 1% SDS, 140 mM 2-mercaptoethanol, 20%
(Glycerol), and a part of the obtained extract is subjected to SDS-P
Subjected to AGE. After electrophoresis, the proteins in the gel are electrically immobilized to Immobilon-P membrane (trade name, Millipore, USA)
Transcribed into corn PEPC protein, corn
Rabbit antiserum against PPDK protein or corn NADP-ME protein, alkaline phaosphatase-labeled goat anti-rabbit IgG antibody (Organon Technica, Belgium), enzyme using AP color kit (trade name, Biorad, USA) Protein was detected.

【0047】(3) NADP-ME活性の測定 緑葉0.1gを1mlの抽出液 (50mM Hepes-KOH pH7.5、5mM M
gCl2、5mM ジチオスレイトール、2% ポリクラールAT)
で氷冷した乳鉢と乳棒を用いて磨砕した。磨砕液を15,0
00×g、4℃で15分間遠心分離し、上清を得た。この上清
をカラム緩衝液(50mM Hepes/KOH pH7.5、5mM ジチオス
レイトール)で平衡化したNAP5カラム(商品名、スウェー
デン国、ファルマシア社)に通し、粗抽出液を得た。粗
抽出液20μlを含む1mlの反応液(50mM Tricine-KOH、0.1
mM EDTA、0.3mM β-NADP、5mM L-リンゴ酸、2mM MgCl2)
を用い、30℃での340nmのNADPHの吸光の増加により酵素
活性を算出した。クロロフィルの定量は、磨砕液を用い
て96%エタノールで抽出する方法(Winermans and deMot
s (1965) Biochim. Biophys. Acta 109: 448-453)に
より行った。
(3) Measurement of NADP-ME activity 0.1 g of green leaf was extracted with 1 ml of an extract (50 mM Hepes-KOH pH 7.5, 5 mM M
gCl 2 , 5 mM dithiothreitol, 2% polychloral AT)
The mixture was ground using an ice-cooled mortar and pestle. 15,0
Centrifugation was performed at 00 × g at 4 ° C. for 15 minutes to obtain a supernatant. The supernatant was passed through a NAP5 column (trade name, Pharmacia, Sweden) equilibrated with a column buffer (50 mM Hepes / KOH pH 7.5, 5 mM dithiothreitol) to obtain a crude extract. 1 ml reaction solution containing 50 μl of crude extract (50 mM Tricine-KOH, 0.1
mM EDTA, 0.3 mM β-NADP, 5 mM L-malic acid, 2 mM MgCl 2 )
The enzyme activity was calculated by increasing the absorbance of NADPH at 340 nm at 30 ° C. Chlorophyll can be determined by extraction with 96% ethanol using a trituration solution (Winermans and deMot
s (1965) Biochim. Biophys. Acta 109: 448-453).

【0048】(4) PPDK活性の測定 緑葉0.1gを1mlの抽出液 (50mM Hepes-KOH pH7.5、5mM
ジチオスレイトール、1mM EDTA、10mM MgCl2、1mM ピル
ビン酸、2mM リン酸、20% グリセロール、5mg/mlイソア
スコルビン酸、2%ポリクラールAT)で氷冷した乳鉢と乳
棒を用いて磨砕した。磨砕液を15,000×g、4℃で15分間
遠心分離し、上清を得た。この上清をカラム緩衝液(50m
M Hepes-KOH pH7.5、5mM ジチオスレイトール、1mMEDT
A、10mM MgCl2、1mM ピルビン酸、2mM リン酸、20% グ
リセロール)で平衡化したNAP5カラム(商品名、スウェー
デン国、ファルマシア社)に通し、粗抽出液を得た。粗
抽出液200μlを含む1mlの反応液(25mM Hepes-KOH pH8.
0、10mMジチオスレイトール、10mM KHCO3、8mM MgSO4
1mM ATP、1mM グルコース6リン酸、5mM NH4Cl、5mM ピ
ルビン酸、2.5mM KH2PO4、0.2mM NADH、2ユニットリン
ゴ酸脱水素酵素、2ユニットPEPカルボキシラーゼ)を用
い、25℃での340nmのNADHの吸光の減少により酵素活性
を算出した。クロロフィルの定量は、磨砕液を用いて96
%エタノールで抽出する方法(Winermansら、上掲)によ
り行った。
(4) Measurement of PPDK activity 0.1 g of green leaf was extracted in 1 ml (50 mM Hepes-KOH pH 7.5, 5 mM
The mixture was ground with dithiothreitol, 1 mM EDTA, 10 mM MgCl 2 , 1 mM pyruvic acid, 2 mM phosphoric acid, 20% glycerol, 5 mg / ml isoascorbic acid, 2% polychloral AT) using a mortar and pestle cooled with ice. The triturated liquid was centrifuged at 15,000 × g at 4 ° C. for 15 minutes to obtain a supernatant. This supernatant is added to the column buffer (50m
M Hepes-KOH pH7.5, 5mM dithiothreitol, 1mMEDT
A, a crude extract was obtained by passing through a NAP5 column (trade name, Pharmacia, Sweden) equilibrated with 10 mM MgCl 2 , 1 mM pyruvic acid, 2 mM phosphoric acid, 20% glycerol). 1 ml of the reaction solution containing 200 μl of the crude extract (25 mM Hepes-KOH pH 8.
0, 10 mM dithiothreitol, 10 mM KHCO 3 , 8 mM MgSO 4 ,
340 nm at 25 ° C. using 1 mM ATP, 1 mM glucose 6-phosphate, 5 mM NH 4 Cl, 5 mM pyruvate, 2.5 mM KH 2 PO 4 , 0.2 mM NADH, 2 units malate dehydrogenase, 2 units PEP carboxylase). The enzyme activity was calculated from the decrease in the absorbance of NADH. Chlorophyll was determined using a trituration solution.
% Ethanol extraction (Winermans et al., Supra).

【0049】(5) 14CO2を用いたトレーサー実験 空調温室で育成した形質転換イネ及び対照イネ(月の
光)の葉の先端約7cmを、切り口から空気が入らないよ
うに水中で切断して切り口に水をしみこませた脱脂綿を
巻き、自作の同化箱(容積約50ml)にセットした。実験
装置は同化箱にチューブ(容積約40ml)をつなぎ、電磁
弁で系内の流れを開閉し、ポンプ(流速毎分5リット
ル)で系内の気体を一方向に循環させるシステムであ
る。
(5) Tracer experiment using 14 CO 2 Transformed rice grown in an air-conditioning greenhouse and control rice (moonlight) were cut at about 7 cm from the tip of the leaf in water so that air did not enter through the cut. The cut was wrapped with absorbent cotton soaked in water and set in a self-made assimilation box (capacity: about 50 ml). The experimental device is a system in which a tube (volume of about 40 ml) is connected to an assimilation box, the flow in the system is opened and closed by a solenoid valve, and the gas in the system is circulated in one direction by a pump (flow rate 5 liters per minute).

【0050】約27000ルクスの光照射下で外気を毎分5リ
ットルの流速で30分間通気させた後、約100μlの60%過
塩素酸と約50μCiのNaH14CO3溶液(イギリス国、アマシ
ャム社)をガスタイトシリンジ内で混合して発生させた
14CO2を閉鎖系内に注入した。5秒間のパルスの後、葉を
液体窒素で凍結して生物活性を停止させ、80%沸騰エタ
ノール中に約30分間浸漬して可溶性物質を抽出した。得
られた抽出液はエバポレーターで濃縮し、80%エタノー
ルを加えて最終的に液量を50〜100μlにした。これをフ
ナセルSFセルロース薄層プレート(商品名、20cmX
20cm、フナコシ社)を用いた二次元薄層クロマトグラ
フィーに供した。展開には一次元展開溶媒としてフェノ
ール-水-酢酸-0.5M EDTA(474:84:5.5:1.14;V/V)
を、二次元展開溶媒としてA液(1-ブタノール:水=7
4:5;V/V)とB液(プロピオン酸:水=9:11;V/V)
を等容量混合したものを用いた。展開は室温で行い、展
開終了後プレートを風乾して、バイオイメージアナライ
ザーBas1000システム(フジ写真工業)を用いてオート
ラジオグラフィー及び各スポットの放射性の定量、比較
を行った。
After bubbling outside air at a flow rate of 5 liters per minute for 30 minutes under irradiation of light at about 27,000 lux, about 100 μl of 60% perchloric acid and about 50 μCi of a NaH 14 CO 3 solution (Amersham, UK) ) Was generated by mixing in a gas tight syringe
14 CO 2 was injected into the closed system. After a 5 second pulse, the leaves were frozen in liquid nitrogen to stop bioactivity and immersed in 80% boiling ethanol for about 30 minutes to extract soluble material. The obtained extract was concentrated by an evaporator, and 80% ethanol was added to finally adjust the liquid volume to 50 to 100 µl. This is a thin plate of Funacell SF cellulose (trade name, 20cmX
(20 cm, Funakoshi Co., Ltd.). Phenol-water-acetic acid-0.5M EDTA (474: 84: 5.5: 1.14; V / V) as a one-dimensional developing solvent for development
Is used as a two-dimensional developing solvent in solution A (1-butanol: water = 7
4: 5; V / V) and solution B (propionic acid: water = 9:11; V / V)
Were mixed in equal volumes. The development was performed at room temperature. After the completion of the development, the plate was air-dried, and autoradiography, radioactivity quantification of each spot, and comparison were performed using a bioimage analyzer Bas1000 system (Fuji Photo Industry).

【0051】(6) 14C]リンゴ酸を用いたトレーサー
実験 空調温室で生育した形質転換イネ及び対照イネ(月の
光)の葉を切り口から空気が入らないように水中で切断
し、10mMリン酸緩衝液(pH6.4)に差して約27000ル
クスの光を照射した。実験に応じて、光照射前に呼吸阻
害剤のアジ化ナトリウム(NaN3)を最終濃度1mMとな
るように緩衝液へ添加した。1時間後、1μCi/100μlと
なるように[14C]リンゴ酸(イギリス国、アマシャム
社)を添加し、光照射を続けた。15分間後に緩衝液に浸
かっていた部分を切除した葉片を80%沸騰エタノールに
浸けて生物活性を停止させ、そのまま約30分間放置して
可溶性物質を抽出した。以下14CO2を用いたトレーサー
実験と同様に放射性同位元素で標識された物質を定量、
比較した。
(6) Tracer using [ 14 C] malic acid
Leaves of transformed rice and control rice (moonlight) grown in an experimental air-conditioned greenhouse were cut in water so that no air could enter through the cut, and then put in 10 mM phosphate buffer (pH 6.4) to about 27,000 lux. Irradiated with light. Depending on the experiment, the respiration inhibitor sodium azide (NaN 3 ) was added to the buffer to a final concentration of 1 mM prior to light irradiation. One hour later, [ 14 C] malic acid (Amersham, UK) was added at 1 μCi / 100 μl, and light irradiation was continued. After 15 minutes, the leaf pieces from which the part immersed in the buffer solution was excised were immersed in 80% boiling ethanol to stop the biological activity, and allowed to stand for about 30 minutes to extract soluble substances. In the same way as in the tracer experiment using 14 CO 2 , the substance labeled with a radioisotope was quantified,
Compared.

【0052】実施例3 形質転換体の解析 下記の構築遺伝子: NADP-ME単独;NADP-ME+PPDK(葉緑体型); NADP-ME+PPDK(細胞質型); NADP-ME+トウモロコシPEPC、NADP-ME+PEPC+PPDK(葉緑
体型);および NADP-ME+PEPC+PPDK(細胞質型) について多数の形質転換個体を作出し、各遺伝子のタン
パク質発現量を特異的抗血清を用いたウエスタンブロッ
ティングによって調査し、目的タンパク質が比較的高発
現している個体を選抜した。NADP-ME単独発現イネは238
個のカルスから30個体の再分化植物が得られ、高発現個
体として17個体を選抜した。NADP-ME+PPDK(葉緑体型)
発現イネは334個のカルスから27個体の再分化植物が得
られ、高発現個体として7個体を選抜した。NADP-ME+PPD
K(細胞質型)発現イネは517個のカルスから65個体の再
分化植物が得られ、高発現個体として4個体を選抜し
た。NADP-ME+トウモロコシPEPC発現イネは2199個のカル
スから126個体の再分化植物が得られ、高発現個体とし
て32個体を選抜した。NADP-ME+PEPC+PPDK(葉緑体型)
発現イネは2562個のカルスから159個体の再分化植物が
得られ、高発現個体として31個体を選抜した。NADP-ME+
PEPC+PPDK(細胞質型)発現イネは2867個のカルスから2
49個体の再分化植物が得られ、高発現個体として27個体
を選抜した。
Example 3 Analysis of Transformants The following construction genes: NADP-ME alone; NADP-ME + PPDK (chloroplast type); NADP-ME + PPDK (cytoplasmic type); NADP-ME + corn PEPC, NADP- For ME + PEPC + PPDK (chloroplast type); and NADP-ME + PEPC + PPDK (cytoplasmic type), a large number of transgenic individuals were produced, and the protein expression level of each gene was determined by Western blotting using specific antiserum. Investigation was performed to select individuals in which the target protein was relatively highly expressed. 238 rice plants expressing NADP-ME alone
From the callus, 30 regenerated plants were obtained, and 17 individuals were selected as high-expressing individuals. NADP-ME + PPDK (chloroplast type)
As the expression rice, 27 regenerated plants were obtained from 334 calli, and 7 individuals were selected as high expression individuals. NADP-ME + PPD
As for the rice expressing K (cytoplasmic type), 65 regenerated plants were obtained from 517 calli, and 4 individuals were selected as highly expressing individuals. As for the rice expressing NADP-ME + corn PEPC, 126 regenerated plants were obtained from 2199 calli, and 32 individuals were selected as high expression individuals. NADP-ME + PEPC + PPDK (chloroplast type)
As the expression rice, 159 regenerated plants were obtained from 2562 calli, and 31 individuals were selected as highly expressing individuals. NADP-ME +
PEPC + PPDK (cytoplasmic) -expressing rice is 2 from 2867 calli
49 regenerated plants were obtained, and 27 individuals were selected as high expression plants.

【0053】(1)ME,ME+PPDK,ME+細胞質型PPDKを導
入したイネの緑葉での酵素活性 NADP-ME単独発現イネに関しては、当代で高発現を示し
た個体の後代(R1世代)を、NADP-ME+PPDK(葉緑体
型)、NADP-ME+PPDK(細胞質型)を導入した形質転換イ
ネについては形質転換当代を用いて、導入遺伝子の酵素
活性を調査した。それぞれ独立した3個体について、発
現している酵素の活性測定結果から、NADP-ME、葉緑体
型と細胞質型の両PPDKのいずれの導入遺伝子も活性を持
った酵素を発現していることを示す結果が得られた(表
1)。
(1) ME, ME + PPDK, ME + cytoplasmic PPDK
As for the rice plants expressing the enzyme activity NADP-ME alone in the green leaves of rice, the progeny (R1 generation) of the individual that showed high expression in the current generation were replaced with NADP-ME + PPDK (chloroplast type), NADP-ME + PPDK With regard to the transformed rice into which (cytoplasmic type) was introduced, the enzymatic activity of the introduced gene was investigated using the transformed generation. Activity measurements of the expressed enzymes in three independent individuals show that the transgenes of both NADP-ME and both chloroplast and cytoplasmic PPDK express the active enzymes. The results were obtained (Table 1).

【0054】[0054]

【表1】 表1.形質転換イネ緑葉における酵素活性 -------------------------------------------------------------------- 酵素活性 (μmol/hour/mg Chl.) ME PPDK -------------------------------------------------------------------- ME導入個体1 14.9 nd ME導入個体2 17.4 nd ME導入個体3 64.8 nd ME+PPDK導入個体1 37.4 29.9 ME+PPDK導入個体2 20.0 23.3 ME+PPDK導入個体3 11.9 9.73 ME+細胞質型PPDK導入個体1 25.5 11.8 ME+細胞質型PPDK導入個体2 16.0 4.02 ME+細胞質型PPDK導入個体3 59.9 6.05 非形質転換体 7.39 1.20 -------------------------------------------------------------------- nd: 測定を行っていない[Table 1] Table 1. Enzyme activity in transformed rice green leaves ------------------------------------------- ------------------------- Enzyme activity (μmol / hour / mg Chl.) ME PPDK ------------ -------------------------------------------------- ------ ME introduced individual 1 14.9 nd ME introduced individual 2 17.4 nd ME introduced individual 3 64.8 nd ME + PPDK introduced individual 1 37.4 29.9 ME + PPDK introduced individual 2 20.0 23.3 ME + PPDK introduced individual 3 11.9 9.73 ME + cytoplasmic PPDK introduced individual 25.5 11.8 ME + cytoplasmic type PPDK introduced individual 2 16.0 4.02 ME + cytoplasmic type PPDK introduced individual 3 59.9 6.05 Non-transformant 7.39 1.20 ------------------------- ------------------------------------------- nd: No measurement

【0055】(2)ME+PEPC,ME+PEPC+PPDK,ME+PEPC+
細胞質型PPDKを導入したイネの緑葉での酵素活性 緑葉0.1g当たり1mlの抽出液(50mM Hepes-KOH (pH7.
5)、5mM ジチオスレイトール、1mM EDTA、10mM MgCl2
1mM ピルビン酸、2mM リン酸、20% グリセロール、5mg/
mlアスコルビン酸、2%ポリクラールAT)を用い、氷冷し
た乳鉢、乳棒で磨砕した。磨砕液を15,000×g、4℃で15
分間遠心分離し、上清を得た。カラム緩衝液(50mM Hep
es-KOH (pH7.5)、5mM ジチオスレイトール、1mM EDTA、
10mM MgCl2、1mM ピルビン酸、2mM リン酸、20% グリセ
ロール)で平衡化したNAP5カラム(商品名、スウェーデ
ン国、ファルマシア社)に得られた上清を通し、粗抽出
液を得た。
(2) ME + PEPC, ME + PEPC + PPDK, ME + PEPC +
Enzyme activity in rice green leaves into which cytoplasmic PPDK has been introduced 1 ml of extract (50 mM Hepes-KOH (pH 7.
5), 5 mM dithiothreitol, 1 mM EDTA, 10 mM MgCl 2 ,
1 mM pyruvate, 2 mM phosphate, 20% glycerol, 5 mg /
The mixture was ground with an ice-cooled mortar and pestle using ml ascorbic acid (2% polychloral AT). 15,000 × g of grinding solution, 15 at 4 ° C
After centrifugation for minutes, the supernatant was obtained. Column buffer (50 mM Hep
es-KOH (pH7.5), 5 mM dithiothreitol, 1 mM EDTA,
A crude extract was obtained by passing the supernatant obtained through a NAP5 column (trade name, Pharmacia, Sweden) equilibrated with 10 mM MgCl 2 , 1 mM pyruvic acid, 2 mM phosphoric acid, 20% glycerol).

【0056】ME活性は、粗抽出液20μl を含む1mlの反
応液(50mM Tricine-KOH (pH8.3)、2mM MgCl2、0.3mM
β-NADP、5mM リンゴ酸)を用い、25℃での340nmのNADP
Hの吸光の増加速度により算出した。
The ME activity was determined using a 1 ml reaction solution containing 50 μl of the crude extract (50 mM Tricine-KOH (pH 8.3), 2 mM MgCl 2 , 0.3 mM
340 nm NADP at 25 ° C using β-NADP, 5 mM malic acid)
It was calculated from the rate of increase of H absorption.

【0057】PEPC活性は、粗抽出液25μlを含む1mlの反
応液(25mM Hepes-KOH (pH8.0)、4mM ジチオスレイトー
ル、5mM KHCO3、5mM MgSO4、5mM ホスホエノールピルビ
ン酸、1mM グルコース6リン酸、0.25mM NADH、4ユニッ
トリンゴ酸脱水素酵素)を用い、25℃での340nmのNADH
の吸光の減少速度により算出した。
The PEPC activity was measured using 1 ml of a reaction solution containing 25 μl of the crude extract (25 mM Hepes-KOH (pH 8.0), 4 mM dithiothreitol, 5 mM KHCO 3 , 5 mM MgSO 4 , 5 mM phosphoenolpyruvate, 1 mM glucose 6 Phosphate, 0.25 mM NADH, 4 units malate dehydrogenase) and 340 nm NADH at 25 ° C
Calculated from the rate of decrease of the light absorption.

【0058】PPDK活性は、粗抽出液100μlを含む1mlの
反応液(25mM Hepes-KOH (pH8.0)、10mMジチオスレイト
ール、10mM KHCO3、8mM MgSO4、1mM ATP、1mM グルコー
ス6リン酸、5mM NH4Cl、5mM ピルビン酸、2.5mMKH2P
O4、0.2mM NADH、2ユニットリンゴ酸脱水素酵素、2ユニ
ット PEPカルボキシラーゼ)を用い、ATPの添加前後の2
5℃での340nmのNADHの吸光の減少速度により算出した。
The PPDK activity was measured using 1 ml of a reaction solution containing 100 μl of the crude extract (25 mM Hepes-KOH (pH 8.0), 10 mM dithiothreitol, 10 mM KHCO 3 , 8 mM MgSO 4 , 1 mM ATP, 1 mM glucose 6-phosphate, 5 mM NH 4 Cl, 5 mM pyruvate, 2.5 mM KH 2 P
O 4 , 0.2 mM NADH, 2 units malate dehydrogenase, 2 units PEP carboxylase) before and after ATP addition.
It was calculated from the rate of decrease in the absorbance of 340 nm NADH at 5 ° C.

【0059】粗抽出液のタンパク質の定量は、プロテイ
ンアッセイキット(商品名、アメリカ国、バイオラド社)
を用いて行った。
The protein in the crude extract was quantified by a protein assay kit (trade name, Bio-Rad, USA)
This was performed using

【0060】[0060]

【表2】 表2.形質転換イネ緑葉における酵素活性 ---------------------------------------------------------------------- 酵素活性(μmol/hour/mg protein) ME PEPC PPDK ---------------------------------------------------------------------- ME+PEPC導入個体1 27.5 19.6 ND ME+PEPC導入個体2 5.81 7.15 ND ME+PEPC+PPDK導入個体1 14.7 30.5 1.67 ME+PEPC+PPDK導入個体2 10.6 22.5 1.55 ME+PEPC+細胞質型PPDK導入個体1 25.5 31.5 0.209 ME+PEPC+細胞質型PPDK導入個体2 4.03 22.6 0.241 非転換体 0.90 2.10 0 ---------------------------------------------------------------------- ND:未測定[Table 2] Table 2. Enzyme activity in transformed rice green leaves ------------------------------------------- --------------------------- Enzyme activity (μmol / hour / mg protein) ME PEPC PPDK ---------- -------------------------------------------------- ---------- ME + PEPC introduced individual 1 27.5 19.6 ND ME + PEPC introduced individual 2 5.81 7.15 ND ME + PEPC + PPDK introduced individual 1 14.7 30.5 1.67 ME + PEPC + PPDK introduced individual 2 10.6 22.5 1.55 ME + PEPC + cytoplasmic PPDK introduced individual 1 25.5 31.5 0.209 ME + PEPC + cytoplasm Type PPDK-introduced individual 2 4.03 22.6 0.241 Non-transformed 0.90 2.10 0 ------------------------------------ ---------------------------------- ND: Not measured

【0061】実施例4 各形質転換イネにおけるC4光
合成駆動の確認 NADP-ME単独導入した形質転換イネのR1世代、他の形質
転換イネのR0世代、及び非形質転換イネ(月の光)の切
り葉に14CO2を与え、5秒後に組織の生物反応を停止して
標識されるC4化合物の割合を調査した。その結果、形
質転換体ではC4化合物(リンゴ酸+アスパラギン酸)
の割合が11〜22%を占め、同時に行った非形質転換イネ
と比較すると、5〜13倍高い値であった(表3-1)。この
ことは、形質転換イネは大気中のCO2をC4化合物とし
て固定する効率がよいことを示している。
Example 4 C4 light in each transformed rice
Confirmation of the driving of synthesis. R1 generation of transgenic rice into which only NADP-ME was introduced, R0 generation of other transgenic rice, and non-transformed rice (moonlight) were given 14 CO 2 to the cut leaves. Was stopped and the proportion of labeled C4 compounds was investigated. As a result, in the transformant, the C4 compound (malic acid + aspartic acid)
Occupied 11 to 22%, which was 5 to 13 times higher than that of non-transformed rice (Table 3-1). This indicates that the transformed rice is efficient in fixing CO 2 in the atmosphere as a C4 compound.

【0062】NADP-ME単独導入した形質転換イネのR1世
代、他の形質転換イネのR0世代、及び非形質転換イネ
(月の光)の切り葉に[14C]リンゴ酸を与え、15分後に
組織の生物反応を停止して標識される物質の割合を調査
した。その結果、形質転換イネは同時に行った非形質転
換イネと比較すると、光合成代謝産物の割合が、2〜6倍
高かった(表3-2)。呼吸阻害剤を添加した場合でも、
上記の割合は非形質転換イネに比べて2〜13倍高かった
(表3-3)。このことは、形質転換イネは呼吸に依存せ
ずにリンゴ酸を効率よく光合成産物へ代謝できることを
示している。
[ 14C ] Malic acid was given to the cut leaves of the transformed rice R1 generation into which only NADP-ME was introduced, the R0 generation of another transformed rice, and the untransformed rice (moonlight) for 15 minutes. Later, the biological reaction of the tissue was stopped and the proportion of labeled substance was investigated. As a result, the ratio of photosynthetic metabolites was 2 to 6 times higher in the transformed rice than in the non-transformed rice (Table 3-2). Even when respiratory inhibitors are added,
The above ratio was 2 to 13 times higher than that of the untransformed rice (Table 3-3). This indicates that transformed rice can efficiently metabolize malic acid to photosynthetic products without depending on respiration.

【0063】上記の実験結果を合わせると、形質転換イ
ネではC4光合成回路の初期炭酸固定反応、脱炭酸固定
反応の両方の反応が機能していることになり、C4光合
成回路が付与されたと判断された。
When the above experimental results are combined, in the transformed rice, both the initial carbon fixation reaction and the decarboxylation fixation reaction of the C4 photosynthesis circuit are functioning, and it is determined that the C4 photosynthesis circuit is provided. Was.

【0064】[0064]

【表3】 [Table 3]

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明の方法により、C3植物におい
て、NADP-ME の発現によって葉緑体内でリンゴ酸を脱炭
酸して葉緑体内のCO2濃度を高め光合成能力を向上させ
ることが可能となる。また、PPDKの発現によってNADP-M
Eにより生成されたピルビン酸をATPを消費してPEPCの基
質であるホスホエノールピルビン酸(PEP)に変換する
ことが可能となる。PEPCへのPEPの供給を促進させるこ
とで、より効率的なC4光合成の駆動に加え、ATP消費
による光傷害回避機能を持つC3植物を作出することが
期待できる。また、PEPCの発現によって、C4光合成の
初期炭酸固定反応を強化することができ、C4光合成回
路の駆動力を高めることができる。したがって、C3植
物中でC4光合成回路を駆動させて、光合成能力の向
上、乾物生産性の向上、乾燥耐性能力の向上、強光耐性
能力の向上、低CO2条件での光合成能力の向上といった
C4植物の持つ優れた形質をC3植物に付与することが
できる。
Industrial Applicability According to the method of the present invention, in a C3 plant, malic acid can be decarboxylated in chloroplasts by expression of NADP-ME to increase the CO 2 concentration in chloroplasts and improve photosynthetic ability. Become. In addition, NADP-M
Pyruvic acid generated by E can be converted to phosphoenolpyruvate (PEP), a substrate of PEPC, by consuming ATP. By promoting the supply of PEP to PEPC, in addition to driving C4 photosynthesis more efficiently, it is expected that C3 plants having a function to avoid photodamage due to ATP consumption can be produced. In addition, the expression of PEPC can enhance the initial carbon fixation reaction of C4 photosynthesis, and can increase the driving force of the C4 photosynthesis circuit. Therefore, by driving the C4 photosynthesis circuit in the C3 plant, the C4 photosynthesis ability, the dry matter productivity, the drought tolerance ability, the strong light tolerance ability, and the photosynthesis ability under low CO 2 conditions can be improved. The excellent traits of the plant can be imparted to the C3 plant.

【0066】[0066]

【配列表】[Sequence list]

【0067】 配列番号:1 配列の長さ:930 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ゲノムDNA 起源: 生物名:チア メイス(Zea mays) 品種名:インブレッドB73 配列の特徴: 性質 :C4型PPDK遺伝子プロモーター領域の一部 配列 CTAAAGACAT GGAGGTGGAA GGCCTGACGT AGATAGAGAA GATGCTCTTA GCTTTCATTG 60 TCTTTCTTTT GTAGTCATCT GATTTACCTC TCTCGTTTAT ACAACTGGTT TTTTAAACAC 120 TCCTTAACTT TTCAAATTGT CTCTTTCTTT ACCCTAGACT AGATAATTTT AATGGTGATT 180 TTGCTAATGT GGCGCCATGT TAGATAGAGG TAAAATGAAC TAGTTAAAAG CTCAGAGTGA 240 TAAATCAGGC TCTCAAAAAT TCATAAACTG TTTTTTAAAT ATCCAAATAT TTTTACATGG 300 AAAATAATAA AATTTAGTTT AGTATTAAAA AATTCAGTTG AATATAGTTT TGTCTTCAAA 360 AATTATGAAA CTGATCTTAA TTATTTTTCC TTAAAACCGT GCTCTATCTT TGATGTCTAG 420 TTTGAGACGA TTATATAATT TTTTTTGTGC TTACTACGAC GAGCTGAAGT ACGTAGAAAT 480 ACTAGTGGAG TCGTGCCGCG TGTGCCTGTA GCCACTCGTA CGCTACAGCC CAAGCGCTAG 540 AGCCCAAGAG GCCGGAGTGG AAGGCGTCGC GGCACTATAG CCACTCGCCG CAAGAGCCCA 600 AGAGACCGGA GCTGGAAGGA TGAGGGTCTG GGTGTTCACG AATTGCCTGG AGGCAGGAGG 660 CTCGTCGTCC GGAGCACAGG CGTGGAGAAC GTCCGGGATA AGGTGAGCAG CCGCTGCGAT 720 AGGCGCGTGT GAACCCCGTC GCGCCCCACG GATGGTATAA GAATAAAGGC ATTCCGCGTG 780 CAGGATTCAC CCGTTCGCCT CTCACCTTTT CGCTGTACTC ACTCGCCACA CACACCCCCT 840 CTCCAGCTCC GTTGGAGCTC CGGACAGCAG CAGGCGCGGG GCGGTCACGT AGTAAGCAGC 900 TCTCGGCTCC CTCTCCCCTT GCTCCATATG 930[0067] SEQ ID NO: 1 sequence Length: 930 SEQ types: the number of nucleic acid strands: double-stranded Topology: linear sequence type: Genomic DNA Origin: Organism Name: thia Mace (Zea mays) cultivars Name: features of inbred B73 sequence: nature: C4 type PPDK partial sequence of the gene promoter region CTAAAGACAT GGAGGTGGAA GGCCTGACGT AGATAGAGAA GATGCTCTTA GCTTTCATTG 60 TCTTTCTTTT GTAGTCATCT GATTTACCTC TCTCGTTTAT ACAACTGGTT TTTTAAACAC 120 TCCTTAACTT TTCAAATTGT CTCTTTCTTT ACCCTAGACT AGATAATTTT AATGGTGATT 180 TTGCTAATGT GGCGCCATGT TAGATAGAGG TAAAATGAAC TAGTTAAAAG CTCAGAGTGA 240 TAAATCAGGC TCTCAAAAAT TCATAAACTG TTTTTTAAAT ATCCAAATAT TTTTACATGG 300 AAAATAATAA AATTTAGTTT AGTATTAAAA AATTCAGTTG AATATAGTTT TGTCTTCAAA 360 AATTATGAAA CTGATCTTAA TTATTTTTCC TTAAAACCGT GCTCTATCTT TGATGTCTAG 420 TTTGAGACGA TTATATAATT TTTTTTGTGC TTACTACGAC GAGCTGAAGT ACGTAGAAAT 480 ACTAGTGGAG TCGTGCCGCG TGTGCCTGTA GCCACTCGTA CGCTACAGCC CAAGCGCTAG 540 AGCCCAAGA G GCCGGAGTGG AAGGCGTCGC GGCACTATAG CCACTCGCCG CAAGAGCCCA 600 AGAGACCGGA GCTGGAAGGA TGAGGGTCTG GGTGTTCACG AATTGCCTGG AGGCAGGAGG 660 CTCGTCGTCC GGAGCACAGG CGTGGAGAAC GTCCGGGATA AGGTGAGCAG CCGCTGCGAT 720 AGGCGCGTGT GAACCCCGTC GCGCCCCACG GATGGTATAA GAATAAAGGC ATTCCGCGTG 780 CAGGATTCAC CCGTTCGCCT CTCACCTTTT CGCTGTACTC ACTCGCCACA CACACCCCCT 840 CTCCAGCTCC GTTGGAGCTC CGGACAGCAG CAGGCGCGGG GCGGTCACGT AGTAAGCAGC 900 TCTCGGCTCC CTCTCCCCTT GCTCCATATG 930

【0068】 配列番号:2 配列の長さ:697 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:cDNA to mRNA 起源: 生物名:スピナチア オレラセア(Spinacia oleracea) 配列の特徴: 性質 :トランジットペプチドをコードする領域を除去したカーボニックア ンヒドラーゼのmRNA 配列 CC ATG GAG TTA GCC GAC GGT GGC ACA CCA TCC GCC AGT TAC CCG GTT 47 Met Glu Leu Ala Asp Gly Gly Thr Pro Ser Ala Ser Tyr Pro Val 5 10 15 CAG AGA ATT AAG GAA GGG TTT ATC AAA TTC AAG AAG GAG AAA TAC GAG 95 Gln Arg Ile Lys Glu Gly Phe Ile Lys Phe Lys Lys Glu Lys Tyr Glu 20 25 30 AAA AAT CCA GCA TTG TAT GGT GAG CTT TCT AAG GGC CAA GCT CCC AAG 143 Lys Asn Pro Ala Leu Tyr Gly Glu Leu Ser Lys Gly Gln Ala Pro Lys 35 40 45 TTT ATG GTG TTT GCG TGC TCA GAC TCC CGT GTG TGT CCC TCG CAC GTA 191 Phe Met Val Phe Ala Cys Ser Asp Ser Arg Val Cys Pro Ser His Val 50 55 60 CTA GAT TTC CAG CCC GGT GAG GCT TTC ATG GTT CGC AAC ATC GCC AAC 239 Leu Asp Phe Gln Pro Gly Glu Ala Phe Met Val Arg Asn Ile Ala Asn 65 70 75 ATG GTG CCA GTG TTT GAC AAG GAC AAA TAC GCT GGA GTC GGA GCA GCC 287 Met Val Pro Val Phe Asp Lys Asp Lys Tyr Ala Gly Val Gly Ala Ala 80 85 90 95 ATT GAA TAC GCA GTG TTG CAC CTT AAG GTG GAG AAC ATT GTC GTG ATT 335 Ile Glu Tyr Ala Val Leu His Leu Lys Val Glu Asn Ile Val Val Ile 100 105 110 GGA CAC AGT GCT TGT GGT GGA ATC AAG GGG CTT ATG TCT TCT CCA GAT 383 Gly His Ser Ala Cys Gly Gly Ile Lys Gly Leu Met Ser Ser Pro Asp 115 120 125 GCA GGA CCA ACC ACA ACT GAT TTT ATT GAG GAT TGG GTC AAA ATC TGC 431 Ala Gly Pro Thr Thr Thr Asp Phe Ile Glu Asp Trp Val Lys Ile Cys 130 135 140 TTG CCT GCC AAG CAC AAG GTG TTA GCC GAG CAT GGT AAT GCA ACT TTC 479 Leu Pro Ala Lys His Lys Val Leu Ala Glu His Gly Asn Ala Thr Phe 145 150 155 GCT GAA CAA TGC ACC CAT TGT GAA AAG GAA GCT GTG AAT GTA TCT CTT 527 Ala Glu Gln Cys Thr His Cys Glu Lys Glu Ala Val Asn Val Ser Leu 160 165 170 175 GGA AAC TTG TTG ACT TAC CCA TTT GTA AGA GAT GGT TTG GTG AAG AAG 575 Gly Asn Leu Leu Thr Tyr Pro Phe Val Arg Asp Gly Leu Val Lys Lys 180 185 190 ACT CTA GCT TTG CAG GGT GGT TAC TAC GAT TTT GTC AAT GGA TCA TTC 623 Thr Leu Ala Leu Gln Gly Gly Tyr Tyr Asp Phe Val Asn Gly Ser Phe 195 200 205 GAG CTA TGG GGA CTC GAA TTC GGC CTC TCT CCT TCC CAA TCT GTA 668 Glu Leu Trp Gly Leu Glu Phe Gly Leu Ser Pro Ser Gln Ser Val 210 215 220 TGAACCAACA CAACCATTTG ACTGCATGC 697SEQ ID NO: 2 Sequence length: 697 Sequence type: nucleic acid Number of strands: double-stranded Topology: linear Sequence type: cDNA to mRNA Origin: Biological name: Spinatia oleracea (Spinacia oleracea) Characteristics: Property: mRNA sequence of carbonic anhydrase from which the region encoding the transit peptide has been removed CC ATG GAG TTA GCC GAC GGT GGC ACA CCA TCC GCC AGT TAC CCG GTT 47 Met Glu Leu Ala Asp Gly Gly Thr Pro Ser Ala Ser Tyr Pro Val 5 10 15 CAG AGA ATT AAG GAA GGG TTT ATC AAA TTC AAG AAG GAG AAA TAC GAG 95 Gln Arg Ile Lys Glu Gly Phe Ile Lys Phe Lys Lys Glu Lys Tyr Glu 20 25 30 AAA AAT CCA GCA TTG TAT GGT GAG CTT TCT AAG GGC CAA GCT CCC AAG 143 Lys Asn Pro Ala Leu Tyr Gly Glu Leu Ser Lys Gly Gln Ala Pro Lys 35 40 45 TTT ATG GTG TTT GCG TGC TCA GAC TCC CGT GTG TGT CCC TCG CAC GTA 191 Phe Met Val Phe Ala Cys Ser Asp Ser Arg Val Cys Pro Ser His Val 50 55 60 CTA GAT TTC CAG CCC GGT GAG GCT TTC ATG G TT CGC AAC ATC GCC AAC 239 Leu Asp Phe Gln Pro Gly Glu Ala Phe Met Val Arg Asn Ile Ala Asn 65 70 75 ATG GTG CCA GTG TTT GAC AAG GAC AAA TAC GCT GGA GTC GGA GCA GCC 287 Met Val Pro Val Phe Asp Lys Asp Lys Tyr Ala Gly Val Gly Ala Ala 80 85 90 95 ATT GAA TAC GCA GTG TTG CAC CTT AAG GTG GAG AAC ATT GTC GTG ATT 335 Ile Glu Tyr Ala Val Leu His Leu Lys Val Glu Asn Ile Val Val Ile 100 105 110 GGA CAC AGT GCT TGT GGT GGA ATC AAG GGG CTT ATG TCT TCT CCA GAT 383 Gly His Ser Ala Cys Gly Gly Ile Lys Gly Leu Met Ser Ser Pro Asp 115 120 125 GCA GGA CCA ACC ACA ACT GAT TTT ATT GAG GAT TGG GTC AAA ATC TGC 431 Ala Gly Pro Thr Thr Thr Asp Phe Ile Glu Asp Trp Val Lys Ile Cys 130 135 140 TTG CCT GCC AAG CAC AAG GTG TTA GCC GAG CAT GGT AAT GCA ACT TTC 479 Leu Pro Ala Lys His Lys Val Leu Ala Glu His Gly Asn Ala Thr Phe 145 150 155 GCT GAA CAA TGC ACC CAT TGT GAA AAG GAA GCT GTG AAT GTA TCT CTT 527 Ala Glu Gln Cys Thr His Cys Glu Lys Glu Ala Val Asn Val Ser Leu 160 165 170 170 175 GGA AAC TTG TTG ACT TAC TAC CCA TTT GTA AGA GAT GGT TTG GTG AAG AAG 575 Gly Asn Leu Leu Thr Tyr Pro Phe Val Arg Asp Gly Leu Val Lys Lys 180 185 190 ACT CTA GCT TTG CAG GGT GGT TAC TAC GAT TTT GTC AAT GGA TCA TTC 623 Thr Leu Ala Leu Gln Gly Gly Tyr Tyr Asp Phe Val Asn Gly Ser Phe 195 200 205 GAG CTA TGG GGA CTC GAA TTC GGC CTC TCT CCT TCC CAA TCT GTA 668 Glu Leu Trp Gly Leu Glu Phe Gly Leu Ser Pro Ser Gln Ser Val 210 215 220 TGAACCAACA CAACCATTTG ACTGCATGC 697

【0069】 配列番号:3 配列の長さ:36 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 GCAAGCTTTT ACTTGTACCA ACTAATATAA TGAGTG 36SEQ ID NO: 3 Sequence length: 36 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: synthetic DNA sequence GCAAGCTTTT ACTTGTACCA ACTAATATAA TGAGTG 36

【0070】 配列番号:4 配列の長さ:36 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 TGGATCCTCT AGAGTACTTC TTGAGATGCA CTGCTC 36SEQ ID NO: 4 Sequence length: 36 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: synthetic DNA sequence TGGATCCTCT AGAGTACTTC TTGAGATGCA CTGCTC 36

【0071】 配列番号:5 配列の長さ:24 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 TACTTACGTG GCCTTCTTCC TCCG 24SEQ ID NO: 5 Sequence length: 24 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: synthetic DNA sequence TACTTACGTG GCCTTCTTCC TCCG 24

【0072】 配列番号:6 配列の長さ:24 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 GGTTTGGCTG CTGGATTCAA AGGG 24SEQ ID NO: 6 Sequence length: 24 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: synthetic DNA sequence GGTTTGGCTG CTGGATTCAA AGGG 24

【0073】 配列番号:7 配列の長さ:30 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 GTCGACCATA TGCTGTCCAC GCGCACCGCC 30SEQ ID NO: 7 Sequence length: 30 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: synthetic DNA sequence GTCGACCATA TGCTGTCCAC GCGCACCGCC 30

【0074】 配列番号:8 配列の長さ:21 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 CAAAAGGGTG TAACCGCTTG C 21SEQ ID NO: 8 Sequence length: 21 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: synthetic DNA sequence CAAAAGGGTG TAACCGCTTG C 21

【0075】 配列番号:9 配列の長さ:19 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 AGCCTACGAG CTCGGTCTG 19SEQ ID NO: 9 Sequence length: 19 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: synthetic DNA sequence AGCCTACGAG CTCGGTCTG 19

【0076】 配列番号:10 配列の長さ:30 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 CCCGGGCATG CGCAAAATTG ATCCCCGCAG 30SEQ ID NO: 10 Sequence length: 30 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: synthetic DNA sequence CCCGGGCATG CGCAAAATTG ATCCCCGCAG 30

【0077】 配列番号:11 配列の長さ:35 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 TAGCTCGATG GGTTGCACGA TCATATGGAG CAAGG 35SEQ ID NO: 11 Sequence length: 35 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single stranded Topology: linear Sequence type: synthetic DNA sequence TAGCTCGATG GGTTGCACGA TCATATGGAG CAAGG 35

【0078】 配列番号:12 配列の長さ:56 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 TTTCATATGG CGCCCGTTCA ATGTGCGCGT TCGCAGAGGG TGTTCCACTT CGGCAA 56SEQ ID NO: 12 Sequence length: 56 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: synthetic DNA sequence TTTCATATGG CGCCCGTTCA ATGTGCGCGT TCGCAGAGGG TGTTCCACTT CGGCAA 56

【0079】 配列番号:13 配列の長さ:20 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 GTACTCCTCC ACCCACTGCA 20SEQ ID NO: 13 Sequence length: 20 Sequence type: nucleic acid Number of strands: single-stranded Topology: linear Sequence type: synthetic DNA sequence GTACTCCTCC ACCCACTGCA 20

【0080】 配列番号:14 配列の長さ:35 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:合成DNA 配列 GCCATGGCGC GGCGGGAAGC TAAGCACGGA AGCGA 35SEQ ID NO: 14 Sequence length: 35 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single strand Topology: Linear Sequence type: Synthetic DNA sequence GCCATGGCGC GGCGGGAAGC TAAGCACGGA AGCGA 35

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1はトウモロコシNADP−MEcDNAの
単離と構築を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the isolation and construction of corn NADP-ME cDNA.

【図2】図2は形質転換に用いた構築遺伝子を示す模式
図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a constructed gene used for transformation.

【図3】図3は形質転換イネにおける光合成回路を示す
模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a photosynthetic circuit in transformed rice.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12N 9/88 C12N 15/00 ZNAA (C12N 5/10 C12R 1:91) (72)発明者 笠岡 啓介 静岡県磐田郡豊田町東原700番地 日本た ばこ産業株式会社遺伝育種研究所内────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI C12N 9/88 C12N 15/00 ZNAA (C12N 5/10 C12R 1:91) (72) Inventor Keisuke Kasaoka Toyotamachi Higashi, Iwata-gun, Shizuoka Prefecture 700 Hara Japan Tobacco Inc. Genetics Breeding Research Institute

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ホスホエノールピルビン酸カルボキシラ
ーゼ(PEPC)をコードする遺伝子と、NADP−リ
ンゴ酸酵素(NADP−ME)をコードする遺伝子と、
ピルビン酸リン酸ジキナーゼ(PPDK)をコードする
遺伝子とをC3植物に導入することによりC3植物にC
4光合成回路を付与するC3植物の形質転換法。
1. a gene encoding phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC); a gene encoding NADP-malic enzyme (NADP-ME);
By introducing a gene encoding pyruvate phosphate dikinase (PPDK) into a C3 plant,
4. A method for transforming a C3 plant that imparts a photosynthetic circuit.
【請求項2】 NADP−ME遺伝子をC3植物に導入
し、葉緑体で発現させる、請求項1の形質転換法。
2. The method according to claim 1, wherein the NADP-ME gene is introduced into a C3 plant and expressed in chloroplasts.
【請求項3】 NADP−ME遺伝子が、葉緑体型NA
DP−MEの遺伝子である、請求項1または2の形質転
換法。
3. The NADP-ME gene is a chloroplast NA
The transformation method according to claim 1 or 2, which is a DP-ME gene.
【請求項4】 形質転換に用いるプロモーター配列が光
合成器官で特異的に遺伝子を発現させるプロモータ−配
列である請求項1から3までのいずれかに記載の形質転
換法。
4. The method according to claim 1, wherein the promoter sequence used for the transformation is a promoter sequence for specifically expressing a gene in a photosynthetic organ.
【請求項5】 前記遺伝子の二つ以上または全部を同一
の遺伝子導入用構築遺伝子上に連結し、これをC3植物
に導入することを特徴とする請求項1から4までのいず
れかに記載の形質転換法。
5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein two or more or all of the genes are ligated on the same construction gene for gene introduction, and the gene is introduced into a C3 plant. Transformation method.
【請求項6】 ホスホエノールピルビン酸カルボキシラ
ーゼ(PEPC)をコードする遺伝子と、NADP−リ
ンゴ酸酵素(NADP−ME)をコードする遺伝子と、
ピルビン酸リン酸ジキナーゼ(PPDK)をコードする
遺伝子とが連結されたキメラ遺伝子。
6. A gene encoding phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC), a gene encoding NADP-malic enzyme (NADP-ME),
A chimeric gene linked to a gene encoding pyruvate phosphate dikinase (PPDK).
【請求項7】 請求項1から5までのいずれかの請求項
に記載された形質転換法により形質転換され、C4光合
成回路が付与された形質転換植物。
7. A transformed plant transformed by the transformation method according to any one of claims 1 to 5 and provided with a C4 photosynthesis circuit.
JP10157587A 1998-03-31 1998-06-05 Incorporation of c4 photosynthesis circuit in c3 plant using malic enzyme Pending JPH11341928A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2823064A1 (en) * 2001-04-04 2002-10-11 Biogemma Fr PROCESS FOR OBTAINING C4 PLANTS WITH MODIFIED CARBON METABOLISM
FR2823063A1 (en) * 2001-04-04 2002-10-11 Biogemma Fr Preparation of C4-type plants that overexpress phosphoenolpyruvate carboxylase, useful for making transgenic plants with e.g. increased resistance to water stress
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WO2005054474A1 (en) * 2003-12-05 2005-06-16 Kyoto University Method of imparting formladehyde-tolerance to plant and method of making plant to absorb environmental formaldehyde

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