提高种子中的物质生产性的基因及其利用方法
【专利说明】提高种子中的物质生产性的基因及其利用方法
[0001] 本申请是中国专利申请201080024446. 8的分案申请，原申请的申请日是2010年 6月4日，发明名称是"提高种子中的物质生产性的基因及其利用方法"。
【背景技术】
[0002] 植物是以获得其一部分组织本身（种子、根、叶茎等）为目的栽培的，或者是以生 产油脂等各种物质为目的栽培的。例如，作为由植物产生的油脂，大豆油、胡麻油、橄榄油、 椰子油、米糠油、棉籽油、向日葵油、玉米油、红花油、棕榈油和菜籽油等自古以来已经为人 们所知，在家庭用途和/或工业用途中被广泛利用。另外，由植物产生的油脂也可以作为生 物柴油燃料和/或生物塑料的原料使用，作为石油替代能源应用性正在扩大。
[0003] 在这样的现状下，为了使用植物在工业上成功地进行油脂生产，需要提高每单位 耕地面积的生产性。这里假定每单位耕地面积的栽培个体数一定，则可判定需要提高每个 个体的油脂生产量。在从由植物体采摘的种子中回收油脂的情况下，通过提高每个个体的 种子产量、和提高种子中的油脂含量等技术，可期待能够实现提高每个个体的油脂生产量。
[0004] 增加植物种子的油脂生产量的技术大致分为通过改良栽培法的技术和油脂增产 品种的开发。油脂增产品种的开发方法大致分为以杂交技术为核心的现有育种法和利用基 因重组的分子育种法。作为通过基因重组的油脂增产技术，已知：A)改变作为植物油脂的 主成分的种子三酰甘油（TAG)的合成体系的技术、和B)对调控植物的形态形成和/或代谢 和与它们相关的基因的表达的各种调控基因进行改变的技术。
[0005] 对于上述A)的方法，作为增加以通过光合成生产的糖为原料合成的TAG的合成 量的方法，可以考虑（1)提高从作为TAG的构成成分的脂肪酸或甘油的糖的合成活性的方 法、（2)强化由甘油和脂肪酸合成TAG的反应的方法。对于这些方法，作为使用基因工程学 方法的技术，报告了以下技术。作为（1)的例子，可列举通过使拟南芥的细胞质型乙酰辅 酶A羧化酶（ACCase)在油菜籽的质体中过量表达，从而将种子的油脂含量提高5%的报告 (非专利文献1)。另外，作为（2)的例子，可列举涉及通过在二酰甘油的sn-3位转移酰基 的DGAT(二酰甘油酰基转移酶）的过量表达来使油脂增产的技术的报告（非专利文献2)。 在非专利文献2的方法中，还报告了有时油脂含量和种子重量随着DGAT的表达量增加而增 力口，每个个体的种子数增加。应用了该方法的拟南芥的种子油脂含量增加46 %，每个个体的 油脂量最高增加约125%。
[0006] 另一方面，作为上述B)的方法，考虑了对与生物合成体系酶基因的表达调控相关 的转录因子基因的表达进行调控的方法。作为其例子可列举专利文献1。在该专利文献1 中，采用了制作大范围地将转录因子过量表达或敲除而得的重组植物，然后筛选出提高种 子的油脂含量的基因的方法。专利文献1记载了通过ERF亚家族B-4转录因子基因的过 量表达而使种子的油脂含量增加了 23%。但是，在专利文献1中，没有记载每个个体的油 脂含量增减。另外，非专利文献3记载了通过使作为具有AP2/EREB结构域的转录因子的 WRINKLED1过量表达，提高了种子的油脂含量。
[0007] 另一方面，在将植物体中含有的纤维素等烃成分进行糖化后，通过发酵制备醇的 情形，植物中含有的油脂成分成为杂质，认为这引起了糖化工序中的糖化效率低下。因 此，如果能够降低油脂含量，则能够提高糖化工序中的糖化效率，结果能够期待提高醇 的生产性。例如，在非专利文献3中，公开了WRI1/ASML1(AP2家族转录因子、AGI代码： AT3g54320)缺陷株的种子变为皱的，油脂含量减少。另外，专利文献2中公开了，通过过量 表达AT3g23250(MYB15)将种子的油脂含量减少了 13%，通过过量表达ATlg04550(IAA12) 将种子的油脂含量减少了 12%，通过过量表达ATlg66390(MYB90)将种子的油脂含量减少 了 16%。
[0008] 但是，尽管以改良各种性状为目的开发了上述的分子育种法，但实现油脂的生产 性提高或者降低的技术尚未达到实用的程度。
[0009] 认为其原因在于：未发现真正优异的基因；在试验阶段有效的重组新品种在实用 阶段多样的自然环境下不能发挥如期待的效果。另外，目的物质的生产性等量的性状与从 调控体系到代谢体系的各步骤中的大量基因相关，发现、开发改善量的性状的真正优异的 有用基因是困难的。为了解决这些问题，发现效果非常高的新基因、开发虽然效果水平同等 但能在实用环境条件下发挥效果的基因成为课题。
[0010] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献 1 :W001/36597
[0013] 专利文献 2 :TO01/35727
[0014] 非专利文献
[0015] 非专利文献 1:PlantPhysiology(1997)，第 11 卷，第 75-81 页；
[0016] 非专利文献 2:PlantPhysiology(2001)，第 126 卷，第 861-874 页；
[0017] 非专利文献 3:PlantJ. (2004)40, 575-585
【发明内容】
[0018] 发明要解决的问题
[0019] 因此，鉴于上述事实，本发明的目的是探索具有能够增加或减少物质生产性的新 功能的基因，提供能够提高植物体中的这些特性的技术。
[0020] 用于解决问题的方法
[0021] 为了实现上述目的，本发明者们进行了深入研究，结果发现，通过表达由特定的转 录因子和将任意转录因子转换成转录抑制因子的功能性肽（以下，也有时称为阻遏物结构 域）融合而成的嵌合蛋白质，可以改善各种量的性状，特别是能够增加或减少物质生产性， 从而完成了本发明。
[0022] 本发明所涉及的植物体表达由转录因子和功能性肽融合而成的嵌合蛋白质，所述 转录因子是包含以下（a)?（c)任一项所述蛋白质的转录因子，所述功能性肽是将任意转 录因子转换成转录抑制因子的功能性肽。
[0023] (a)包含序列号1?158中任一偶数编号所示氨基酸序列的蛋白质；
[0024] (b)包含序列号1?158中任一偶数编号所示氨基酸序列中缺失、置换、添加或插 入了 1个或多个氨基酸而得的氨基酸序列、并具有转录促进活性的蛋白质；
[0025] (c)与包含序列号1?158中任一奇数编号所示碱基序列的互补碱基序列的多核 苷酸在严格条件下杂交的多核苷酸编码的、并具有转录促进活性的蛋白质。
[0026] 在本发明所涉及的植物体中，优选通过融合功能性肽，来抑制特定的转录因子的 转录调控活性、特别是转录促进活性。这里作为上述功能性肽，可列举以下所示的式（1)?⑶。
【主权项】
1. 提高十字花科植物个体的种子中含有的油脂的生产性的方法，所述方法是，在十字 花科植物中表达由转录因子和功能性肽融合而成的嵌合蛋白质，其中所述转录因子是以下 (a)的蛋白质，所述功能性肽是将转录因子转换成转录抑制因子的功能性肽，功能性肽的序 列是序列号519所不的氣基酸序列：GLDLDLELRLGFA， (a)由下表所示氨基酸序列组成的蛋白质， [表]
2. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转录因子的转录促进活性被抑制。
3. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述嵌合蛋白质具有转录抑制因子活性。
4. 权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物是拟南芥。
【专利摘要】本发明为提高种子中的物质生产性的基因及其利用方法。探索了具有能够增加或减少物质生产性、特别地是种子中油脂含量的新功能的基因。将包含序列号1～158中任一偶数编号所示氨基酸序列的蛋白质的转录因子与将任意转录因子转换成转录抑制因子的功能性肽融合而成的嵌合蛋白质在植物体表达。
【IPC分类】A01H5-00, C12N15-84, C07K7-08
【公开号】CN104531757
【申请号】CN201410720672
【发明人】近藤聪, 大音德, 村本伸彦, 光川典宏, 高木优, 松井恭子
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2010年6月4日
【公告号】CA2764589A1, CN102459600A, CN102459600B, CN104450773A, US20120144522, WO2010140682A1