C3-およびC4-植物のPEPカルボキシラーゼ遺伝子のクローニングとその解析

点击翻译按钮获取中文摘要

【C_4】植物は一般に【C_2】植物に較べて光合成的炭酸固定能が高いとされている。多くの有用な植物は【C_3】植物であるため、これらを【C_4】植物化することが分子育種の一つの夢となっている。同じ属の【C_3】植物と【C_4】植物とのかけ合わせ実験によって、後者に特有の遺伝子の数はさほど多くないことが示唆されている。しかしながら、これまでその遺伝子をクローン化した例がなかった。我々は、【C_4】光合成において空気中の炭酸ガスの捕集酵素として最も重要なホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(PEPC)について、その遺伝子をクローン化し、構造を明らかにして、将来の分子育種に資することを目指している。本年度の主な成果を以下に記す。1.トウモロコシの葉よりmRNAを調製し、これをOkayama-Bergの方法に基いて、cDNAとし、大腸菌内での発現ベクターに組み込んで、cDNAライブラリーを得た。2.cDNAライブラリーより、PEPCのcDNAクローンを得るため、大腸菌のPEPC欠損突然変異株の表現型を相補するものを探し、 約8400の形質転換株より1株を得た。3.得られた形質転換体からはPEPC活性が検出され、そのPEPCは活性調節能および抗体との反応性からトウモロコシの【C_4】光合成に関与するものであることが確認された。得られたプラスミド(pM52)には約3RbpのcDNAが挿入されていた。4.pM52のcDNA部分の全塩基配列を決定し、PEPCの一次構造を求めた。翻訳領域から求めたPEPCの分子量は105540であった。得られた一次構造を、すでに決定している大腸菌およびラン藻のPEPCのそれらと比較し、特質を明らかにした。今後は、mRNAの5′-末端構造の解析および、ゲノムDNAのクローン化を行い、発現調節に関わる遺伝子部分を明らかにしていきたい。