植物の塩ストレス耐性を向上させるための細胞表層デザイン

耐塩性植物の分子育種は、高浸透圧ストレスとNa^+毒性に対する抵抗性を高めることが必要である。本研究では、植物細胞のNa^+毒性を低減する、或いは細胞内の陽イオン恒常性を強化する手法として、Na^+やK^+を輸送する機能分子を利用した系の構築を目的とする。モデル細胞としてタバコ培養細胞(Nicotiana tabacum,BY2)、イオン輸送分子として高親和性K^+Na^+共輸送体(HKT)とNa^+排出ポンプ(Ena1)を用いる。1.K^+Na^+共輸送体をコードするHKT遺伝子を高発現させた酵母の増殖に対する培地中のK^+、Na^+濃度の影響を調べる実験、および各OsHKT分子を生成させたアフリカツメガエルの卵母細胞を用いた電気生理学的解析を行った。その結果、OsHKT2はK^+、Na^+の両イオンに対する輸送活性が認められたが、OsHKT1はNa^+輸送活性のみが検出された。興味深いことに、OsHKT1では、K^+輸送体分子間で高度に保存されているP-loop領域内のグリシン残基がセリンに置換されていた。2.植物の高発現プロモーターであるカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターに酵母のNa^+排出ポンプ(P-type ATPase)をコードするENA1遺伝子を連結した融合遺伝子をBY2細胞へ導入した。ENA1遺伝子を発現している形質転換BY2細胞は120mM LiCl(疑似Na^+ストレス)を含む液体培地中で増殖可能であった。さらに、HA-tagを連結したEna1分子がBY2細胞内で細胞膜に局在していることを抗HA抗体を用いた観察によって確認した。

耐塩性植物の分子育種は、高浸透圧ストレスとNa^+毒性に対する抵抗性を高めることが必要である。本研究では、植物細胞のNa^+毒性を低減する、或いは細胞内の陽イオン恒常性を強化する手法として、Na^+やK^+を輸送する機能分子を利用した系の構築を目的とする。モデル細胞としてタバコ培養細胞(Nicotiana tabacum,BY2)、イオン輸送分子として高親和性K^+Na^+共輸送体(HKT)とNa^+排出ポンプ(Ena1)を用いる。1.K^+Na^+共輸送体をコードするHKT遺伝子を高発現させた酵母の増殖に対する培地中のK^+、Na^+濃度の影響を調べる実験、および各OsHKT分子を生成させたアフリカツメガエルの卵母細胞を用いた電気生理学的解析を行った。その結果、OsHKT2はK^+、Na^+の両イオンに対する輸送活性が認められたが、OsHKT1はNa^+輸送活性のみが検出された。興味深いことに、OsHKT1では、K^+輸送体分子間で高度に保存されているP-loop領域内のグリシン残基がセリンに置換されていた。2.植物の高発現プロモーターであるカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターに酵母のNa^+排出ポンプ(P-type ATPase)をコードするENA1遺伝子を連結した融合遺伝子をBY2細胞へ導入した。ENA1遺伝子を発現している形質転換BY2細胞は120mM LiCl(疑似Na^+ストレス)を含む液体培地中で増殖可能であった。さらに、HA-tagを連結したEna1分子がBY2細胞内で細胞膜に局在していることを抗HA抗体を用いた観察によって確認した。