クエン酸放出型低リン酸耐性を支配する複数遺伝子群の特定と分子育種基盤の構築

柠檬酸释放次磷酸盐耐受性多基因组鉴定及分子育种平台构建

• 批准号: 12760042
• 负责人: 小山 博之
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12760042/
• 关键词: クエン酸放出

クエン酸等の有機酸を根端から放出する現象は、植物の酸性土壌耐性を支配する因子であると考えられると共に、作物のアルミニウム耐性及び難溶性リン酸利用能力を強化するための有力なターゲット形質であると考えられている。これまでの一連の研究で申請者が研究材料としてきた低リン酸耐性ニンジン培養細胞は、小麦・トウモロコシなどの耐性品種と同等以上のクエン酸放出能力を持ち、難溶性リン酸A1を可給態化する能力を明確に示す変異体である。この形質は細胞融合法により個体に直接導入可能な形質であったが、再分化個体の種子形成能力の喪失(いわゆる不稔)により育種に直接応用するのは困難であった。本研究では、変異細胞の耐性形質を支配する遺伝子群を単離して、遺伝子組換えによる育種の基盤を構築することに目的を定めた。当該年度は、平成12年度に引き続き、遺伝子単離と培養細胞系における遺伝子組換え実験による実証試験に主眼を置いて研究を進めた。その概要は以下の3点に要約できる。1)生理学的な解析からクエン酸合成の基質であるアセチルCoAの前駆体(ピルビン酸)を供給するピルビン酸キナーゼ活性が増加していることを突き止めた。2)この酵素の遺伝子をディジェネレートプライマーを用いたRTPCR法等により単離した。尚、イネからは全長を単離した。3)細胞膜のクエン酸輸送の共輸送イオンである細胞膜H+ATP分解酵素遺伝子を単離し、アンチセンス法で発現レベルを抑制した変異細胞由来の組換え培養細胞を作成した。尚、遺伝子単離に関しては、一連の酵素群が全て転写レベルの変異によることを突き止めたため、インバースPCR法などにより、プロモーター領域を単離し、今後、当該研究の中心となる"低リン酸応答転写因子"解析の基盤となる材料を獲得した。

The root end release of organic acids, such as acid, is a factor that controls the acid soil tolerance of plants. The acid tolerance of crops and the ability to utilize insoluble acids are enhanced. In this study, the applicant clearly demonstrated the ability of the study material, low acid tolerance, cultured cells, wheat varieties, and resistant varieties to acid release and poor acid A1 to be modified. The difficulty of direct introduction of this trait into individuals is the loss of seed formation ability of redifferentiated individuals and the difficulty of direct use in breeding. This study aims to determine the genetic diversity of different cell types and the genetic diversity of different cell types. In 2012, we introduced a new generation of cell lines, and we developed new generation of cell lines. The following is a summary of the following three points: 1)Physiological analysis of the substrate for acid synthesis, the precursor of CoA, the supply of CoA, the increase in activity of CoA, and the breakdown of CoA. 2) The enzyme gene was isolated by RTPCR. The whole story is different. 3)Cell membrane co-transport of H-ATP-degrading enzyme gene was isolated and synthesized by cell culture method. In the future, the center of this research will be the acquisition of materials for the analysis of "low acid response factors."

项目成果

Koyama et al.: "Overexpression of mitochondrial citrate synthase in Arabidopsis thaliana improved growth on a phosphorus imited soil."Plant Cell Physiol.. 41. 1030-1037 (2000)

Koyama 等人：“拟南芥中线粒体柠檬酸合酶的过度表达改善了磷限制土壤上的生长。”Plant Cell Physiol.. 41. 1030-1037 (2000)

Kihara et al.: "Characterization of NADP-isocitrate dehydrogenase expression in a carrot mutant cell line with enhanced citrate excretion"Plant Soil. (In Press). (2002)

Kihara 等人：“柠檬酸排泄增强的胡萝卜突变细胞系中 NADP-异柠檬酸脱氢酶表达的表征”植物土壤。

Koyama et al.: "Brief exposure to low-pll stress causes irreversible damage to the growing root in Arabidopsis thaliana.: Pectin-Ca interaction may play an important role in proton rhizotoxicity."J Exp.Bot. 355(In Printing). (2001)

Koyama 等人：“短暂暴露于低 pll 胁迫会对拟南芥生长的根造成不可逆的损害。：果胶-Ca 相互作用可能在质子根毒性中发挥重要作用。”J Exp.Bot。