Production of marker-free transplastomic plants using complementation of the psbA-deletion mutant

利用 psbA 缺失突变体的互补生产无标记转质体植物

• 批准号: 20H02961
• 负责人: 寺地 徹
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Kyoto Sangyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02961/
• 关键词: 葉緑体形質転換; psbA; 欠失変異体; アルビノ; タバコ; 光化学系II; マーカーフリー; 葉緑形質転換; 葉緑体; シャトルベクター; 形質転換

当研究室では、栽培タバコ（Nicotiana tabacum cv. SR1）を用いて葉緑体の組換え系統を多数作出してきた。その中のひとつ、#3-2と名付けた系統は、自律複製型のプラスミドを葉緑体へ導入して得た系統である。この系統の自殖第2代は、若い葉は緑色で生えてくるが、葉が発達して古くなるにつれ白色化する（アルビノになる）という、極めて特徴的な表現型を示す。また、このアルビノタバコは葉緑体ゲノム上のpsbAがプラスミドへ移行した後、プラスミド自体が脱落したことで、psbAを欠失したことも明らかとなっている。本研究は、このアルビノタバコを材料に、psbAを相補することで白色の葉から緑色の形質転換体を作出することが可能か、またこの現象を利用して抗生物質を用いず組換え体を選抜できないかを検討することを目的とした。これまで、光化学系IIの活性測定、葉緑体タンパク質の分析、葉緑体の電子顕微鏡観察などアルビノタバコの特徴づけを行い、若い葉はpsbAを欠失しているにもかかわらず緑色であるという観察から、PSII複合体を持たなくてもクロロフィルは合成され得るという新知見を得た。また、大腸菌の菌株を工夫することで、相補実験に必須なpsbA全長を持つプラスミドを構築できることもわかった。一方、葉緑体の形質転換では、アルビノの表現型が相補された緑色植物は得られていない。原因を調べたところ、形質転換ベクターの設計に不都合な点が発見されたので、この方法でpsbAの相補が可能か、まだ決着がついていない。今年度は、このベクターの改良と並行して、核ゲノムへのpsbA導入で相補可能か検討した。そのため、psbAの全長にrbcSのトランジットペプチドをコードする配列を連結し、この全長をアグロバクテリウム法で用いるベクターへクローニングする予定であったが、目的とするプラスミドを構築することができなかった。

我们的实验室使用培养的烟草（Nicotiana tabacumcv。Sr1）产生了许多重组叶绿体菌株。其中之一是称为＃3-2的菌株，是通过将自主复制质粒引入叶绿体中获得的。在这一自我增殖的第二代中，幼叶变得绿色，但是随着它们的发展和年龄的增长（变成白化），它们变得更白。还揭示了这种白化烟草中的PSBA在将叶绿体基因组上的PSBA转移到质粒上后被删除，并去除质粒本身。这项研究旨在研究是否可以通过与PSBA的这种白化烟草补充这种白化烟草来产生绿色叶子的转化，以及该现象是否可用于在不使用抗生素的情况下选择重组剂。到目前为止，我们已经通过测量光系统II的活性，分析叶绿体蛋白和叶绿体的电子显微镜来表征白化烟草，并观察到尽管pSBA缺失，幼叶是绿色的，并获得了新的发现，即甚至没有PSIII综合体可以合成叶绿素。还发现，通过设计大肠杆菌菌株，可以使用全长PSBA构造质粒，这对于互补实验至关重要。另一方面，叶绿体转化不会产生带有互补白化表型的绿色植物。当我们研究原因时，我们发现了转换向量设计中的一些不便点，因此尚未决定这种方法是否可以补充PSBA。今年，随着该向量的改善，我们研究了是否可以通过将PSBA引入核基因组来补充。因此，它计划将编码RBC的转运肽的序列与PSBA的整个长度联系起来，并将其全长克隆到农业杆菌方法中使用的矢量中，但是无法构建靶质粒。

项目成果

易変異性を示すタバコを用いたド・フリースによる突然変異説の再考

使用可变烟草重新考虑德弗里斯的突变理论

• 发表时间: 2020
• 作者: 辻村真衣;佐野峯遥香;寺地徹
• 通讯作者: 寺地徹

Functional division of f-type and m-type thioredoxins to regulate the Calvin cycle and cyclic electron transport around photosystem I

• DOI: 10.1007/s10265-022-01388-7
• 发表时间: 2022-03-24
• 期刊: JOURNAL OF PLANT RESEARCH
• 影响因子: 2.8
• 作者: Okegawa, Yuki;Sakamoto, Wataru;Motohashi, Ken
• 通讯作者: Motohashi, Ken

自律複製型の葉緑体形質転換ベクター作製の試み

尝试创建自主复制叶绿体转化载体

• 发表时间: 2021
• 作者: 山岸 博,橋本 絢子;中村 天音;森田 佳奈;寺地 徹;寺地 徹;寺地 徹
• 通讯作者: 寺地 徹