イネの紫外線抵抗性と感受性品種間におけるピリミジンダイマー光修復酵素の構造の違い

抗紫外线和敏感水稻品种嘧啶二聚体光修复酶结构的差异

• 批准号: 12760224
• 负责人: 日出間 純
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku 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-12760224/
• 关键词: 紫外線B; イネ; 光修復酵素; シクロブタン型ピリミジンダイマー; 紫外線耐性機構; 光修復酵素遺伝子; シングルフラッシュ法

以下に平成13年度の課題とその成果について記す。(1)紫外線抵抗性イネ品種(ササニシキ)からの光修復酵素遺伝子の単離---イネ紫外線抵抗性品種ササニシキのcDNAから、光修復酵素をコードする遺伝子のクローニングに世界で初めて成功し、光修復酵素遺伝子の全塩基配列、並びに推定アミノ酸配列を決定した(投稿準備中)。また獲得した遺伝子を、光修復活性を欠損している大腸菌を用いて、GST-fusion系で大量発現させてタンパク質を精製したところ、シクロブタン型ピリミジンダイマーを特異的に修復する活性を有していることを確認した。なお、本研究成果については、現在特許出願中(特願2001-320138)である。(2)紫外線抵抗性・感受性イネ品種間での、光修複酵素遺伝子のアミノ酸配列の比較と変異部位の決定---抵抗性品種ササニシキとササシグレ、および感受性品種農林1号とハツニシキ4品種の光修復酵素遺伝子の配列をダイレクトシークエンス法により決定し、推定アミノ酸配列を比較した。その結果、抵抗性の2品種は、126番目のアミノ酸残基がグルタミン、感受性の2品種ではアルギニンであることが分かり、この1アミノ酸の違いから酵素活性に違いが生じている可能性が考えられた。また、現在インド型品種で紫外線抵抗性の異なるイネ品種Marich-bati(抵抗性)とSurjamkhi(感受性)の光修復酵素遺伝子の塩基配列の比較を行っている。(3)抵抗性品種ササニシキ、および感受性品種農林1号の、光修複酵素の特性について---ササニシキからクローニングした遺伝子を、GST-fusion系で大量発現させてタンパク質を精製し、その遺伝子産物の酵素的性質を調べた。本酵素の吸収スペクトル、および蛍光スペクトルを測定した結果、本酵素が持つ2つの光受容体の一つはFADであることがわかった。なお、もう一つの光受容体の同定はできなかった。現在、農林1号からクローニングした遺伝子の遺伝子産物の精製を行っており、精製され次第、光受容体の同定、および酵素活性の比較を行う予定である。

The following is a summary of the achievements of the Heisei 13 project. (1)UV-resistant species (UV-resistant species) and photorepair enzyme gene sequences have been successfully identified for the first time in the world. The complete gene sequence of photorepair enzyme gene and the putative acid sequence of photorepair enzyme gene have been determined (submission preparation). The results showed that the activity of E. coli and GST-fusion was significantly lower than that of E. coli and GST-fusion. The results of this research are now in the process of granting special permission (special request 2001-320138). (2)Comparison of acid sequence of photorepair enzyme gene between UV resistant and sensitive varieties and determination of different sites--Comparison of acid sequence of photorepair enzyme gene between UV resistant and sensitive varieties and between UV resistant and sensitive varieties Nonglin No. 1 and UV sensitive varieties Nonglin No. 4 The results showed that the resistance of 2 varieties was higher than that of 126 varieties, and the susceptibility of 2 varieties was higher than that of 126 varieties. Comparison of gene alignment of photorepair enzyme gene between Marich-bati(resistant) and Surjamkhi(susceptible). (3)The characteristics of photorepair enzymes in resistant varieties, sensitive varieties, and sensitive varieties, such as Nonglin No. 1, are regulated by the properties of enzymes in GST-fusion systems, which are produced in large quantities, and in quality purification. The enzyme absorbs light from the receptor and the enzyme maintains a FAD on the receptor.なお、もう一つの光受容体の同定はできなかった。Now, Nonglin No. 1 has been selected for purification, purification, identification of photoreceptors, and comparison of enzyme activities.

项目成果

P.V.Bennet: "Isolation of high molecular length DNA : Alfalfa, Pea, Rice, Sorghum, Soybean and Spinach."Crop science. 41. 167-172 (2001)

P.V.Bennet：“高分子长度 DNA 的分离：苜蓿、豌豆、水稻、高粱、大豆和菠菜。”作物科学。

J.Hidema: "Relationship between ultraviolet-B sensitivity and cyclobutane pyrimidine dimer photorepair in rice"J.Radiation Research. 42. 295-303 (2001)

J.Hidema：“水稻中 UV-B 敏感性与环丁烷嘧啶二聚体光修复之间的关系”J.Radiation Research。

J.Hidema: "Mechanisms of UVB-resistance in rice : Cultivar differences in the sensitivity to UVB radiation in rice."Gamma Field Symposia. 39(In press). (2001)

J.Hidema：“水稻抗 UVB 的机制：水稻对 UVB 辐射敏感性的品种差异。”伽马场研讨会。

A.Takeuchi: "Changes in synthesis and degradation of Rubisco and LHCII with leaf age in rice (Oryza sativa L.) growing under supplementary UV-B radiation"Plant, Cell & Environment. (in press). (2002)

A.Takeuchi：“在补充 UV-B 辐射下生长的水稻 (Oryza sativa L.) 中 Rubisco 和 LHCII 的合成和降解随叶龄的变化”植物，细胞

J.Hidema: "UV radiation-sensitive Norin I rice contains defective cyclobutane pyrimidine dimer photolyase."The Plant Cell. 12. 1569-1578 (2000)

J.Hidema：“对紫外线辐射敏感的 Norin I 稻米含有有缺陷的环丁烷嘧啶二聚体光裂合酶。”《植物细胞》。