植物の栄養ストレス下における糖代謝およびストレス関連酵素

本研究では、低栄養素ストレス下でも期待する収量が得られるよう、栄養素の利用効率を高めた作物の作出が急務と考え、作物が多量に集積するデンプンに着目した。サイトウやイネを材料に、デンプン合成・分解に関わる酵素と、いわゆるストレス関連酵素であるperoxidaseについて得られた成果を概説する。1.デンプン枝付け酵素(Branching enzyme: BEと略)の精製と諸性質……トラマメ登熟種子よりBEを精製し、一般的な諸性質を明らかにした。本酵素はZn^<2+>やHg^<2+>などの金属イオンにより阻害されるばかりでなく、Ca^<2+>によっても強い阻害を受けた。N末端配列とプロテアーゼ消化による幾つかのペプチド断片の配列を解析したところ、イネおよびトウモロコシ起源のBEに高い相同性を示した。2.α-Amylaseの精製とcDNAの解析……トラマメ発芽期と登熟期のcDNA解析を行った。両者には3'末端側のpolyA部分のみに相違が認められた。一方、緑葉中のα-Amylaseを単一に精製し、発芽種子α-Amylaseと性質や一次配列が酷似していることを明らかにした。3.ストレス酵素Peroxidase遺伝子……イネperoxidaseをコードするprxRPN cDNAに対応する遺伝子(poxN)を単離し構造を解析した。さらに、プロモーター領域を5段階に削り込み、その下流にβ-グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子を導入した各プラスミドを用いてタバコを形質転換し、得られた形質転換タバコ葉に幾つかの処理を施しGUS活性を測定した。

本研究では、低栄養素ストレス下でも期待する収量が得られるよう、栄養素の利用効率を高めた作物の作出が急務と考え、作物が多量に集積するデンプンに着目した。サイトウやイネを材料に、デンプン合成・分解に関わる酵素と、いわゆるストレス関連酵素であるperoxidaseについて得られた成果を概説する。1.デンプン枝付け酵素(Branching enzyme: BEと略)の精製と諸性質……トラマメ登熟種子よりBEを精製し、一般的な諸性質を明らかにした。本酵素はZn^<2+>やHg^<2+>などの金属イオンにより阻害されるばかりでなく、Ca^<2+>によっても強い阻害を受けた。N末端配列とプロテアーゼ消化による幾つかのペプチド断片の配列を解析したところ、イネおよびトウモロコシ起源のBEに高い相同性を示した。2.α-Amylaseの精製とcDNAの解析……トラマメ発芽期と登熟期のcDNA解析を行った。両者には3'末端側のpolyA部分のみに相違が認められた。一方、緑葉中のα-Amylaseを単一に精製し、発芽種子α-Amylaseと性質や一次配列が酷似していることを明らかにした。3.ストレス酵素Peroxidase遺伝子……イネperoxidaseをコードするprxRPN cDNAに対応する遺伝子(poxN)を単離し構造を解析した。さらに、プロモーター領域を5段階に削り込み、その下流にβ-グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子を導入した各プラスミドを用いてタバコを形質転換し、得られた形質転換タバコ葉に幾つかの処理を施しGUS活性を測定した。