ゲノム編集ユーカリを用いた加水分解性タンニン生合成遺伝子の同定

使用基因组编辑的桉树鉴定可水解单宁生物合成基因

基本信息

批准号：
22H02391
负责人：
田原恒
金额：
$ 10.82万
依托单位：
Forest Research and Management Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ユーカリは、強酸性土壌で問題となるアルミニウム過剰害に極めて高い耐性を持つ。我々は、加水分解性タンニンが根の中でアルミニウムを無毒化するという新しいアルミニウム耐性機構をユーカリで発見している。この耐性機構を理解し応用するには、タンニンの生合成遺伝子が同定されている必要がある。本研究では、タンニン生合成の第3～第6段階の反応を触媒する酵素の遺伝子をユーカリで同定することを目的して、（1）候補遺伝子がコードするタンパク質をベンサミアナタバコや酵母で生産させ、試験管内で酵素反応の証明と酵素特性の解明を行い、（2）候補遺伝子を破壊したゲノム編集ユーカリを作製し、植物体内で酵素機能の証明を行う。タンニン生合成の第3段階から第6段階の反応の基質となる4種類のタンニンのうち、市販されているのは第3段階のβ-glucogallinのみである。そこで、残りの1,6-digalloylglucoseと1,2,6-trigalloylglucose、1,2,3,6-tetragalloylglucoseを植物体からカラムクロマトグラフィーで単離することで準備した。これらの基質は次年度以降、試験管内での酵素反応試験で用いる。ユーカリで通常の遺伝子組換え体を作成するには1年以上の時間がかかるため、より迅速に遺伝子組換え体を得られる毛状根を利用した遺伝子組換え法の構築を目指した。毛状根菌（Rhizobium rhizogenes）の国内株7株と外国株1株を入手した。それらの菌株をユーカリの実生苗の胚軸へ接種する試験を行ったところ、すべての菌株で不定根の分化が認められた。今後、不定根に毛状根菌の遺伝子が導入されているか調べることで、毛状根の形成を確認する。

桉树对高度酸性土壤中的问题非常抗性。我们正在桉树中发现一种新的铝耐药机制，其中可水解的单宁可排毒根源中的铝。为了理解和应用这种抗性机制，有必要拥有单宁的生物合成基因。在这项研究中，为了鉴定催化使用桉树的酶催化单宁生物合成的第三至第六阶段的酶基因，（1）候选基因编码的蛋白质在Benthamiana烟草或酵母中证明了enzyme的反应和Elucid and inciped and-test geneme and test in-En Zyme genome in-En Zyme genome gen-破坏候选基因的桉树和植物中酶功能的证明。在单宁生物合成第3至6阶段的底物的四种类型的单宁类型中，只有第三阶段的β-葡萄糖蛋白可以在市售。因此，剩余的1,6-二瓜葡萄糖，1,2,6-三乙醇葡萄糖和1,2,3,6-甲基氯酸葡萄糖是通过从植物的柱色谱中分离出来制备的。这些底物将从明年开始用于体外酶反应测试。由于用桉树创建正常的基因改造的产品需要一年多的时间，因此我们旨在使用毛状根来建立一种遗传改造的方法，从而可以更快地改变遗传化的产品。获得了七个家用和1种外国根瘤菌菌株。当将这些菌株接种到桉树幼苗的下胚轴中时，在所有菌株中都观察到了不定的根分化。将来，我们将检查是否将毛茸茸的菌根基因引入不定根，以确认毛状根的形成。