遺伝子破壊による葉緑体遺伝子の機能解析

通过基因破坏进行叶绿体基因的功能分析

• 批准号: 12025221
• 负责人: 鹿内 利治
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12025221/
• 关键词: 葉緑体形質転換; 遺伝子破壊; ATP依存的プロテアーゼ; Clpプロテアーゼ; 葉緑体分化; 葉緑体; Nicotiana tabacum; 柵状細胞

タバコ葉緑体ゲノムにコードされるclpPは、ATP依存型プロテアーゼClpの活性サブユニットをコードする。clpPは生存に必須な遺伝子で、完全な遺伝子破壊による機能解析は困難であった。これまでに、葉緑体移行シグナルを繋いだclpPを35Sプロモーターで発現させるコンストラクトを核ゲノムに導入したラインを得ている。35SプロモーターによるclpPの大量発現は、いかなる表現型ももたらさなかった。そこでこれらのラインに対し葉緑体形質転換を行い、葉緑体clpPの破壊を行った。これらのラインでは、葉緑体clpPの機能が核ゲノムに導入した遺伝子で相補され、完全な遺伝子破壊が可能であった。しかしその相補は不完全であり、完全破壊株は、斑入り、葉の構造の著しい異常といった強い表現型を示した。また葉の白い部分では、柵状組織の分化が阻害されており、葉緑体と葉の組織分化がともに強く影響を受けていることが明らかになった。これらの表現型は、スペクチノマイシンを除いても安定で、不完全な破壊株での抗生物質の表現型への影響という懸念されていた問題が解決した。35SプロモータによるclpPの強制発現に関わらず、葉緑体clpPの機能が完全に相補されなかった理由として、ClpPが細胞質で翻訳を受けることによるシャペロンの欠損等の質的問題、35Sプロモーターと葉緑体clpPプロモータの差による発現組織、発現量の違いの問題が考えられる。生化学的手法により葉緑体内のプロテアーゼ複合体の量を評価する必要がある。完全破壊株はメリステムそのものにも異常を示すため、シュートの成長が頻繁に停止し、多数の側芽を生じるブッシュ状の植物になる。非常に稀に花芽がつくことがわかり、野生型花粉をかけることによって、次世代で、核遺伝子も落ちた真の完全破壊株の表現型が見られる可能性が出てきた。

タバコchloroplast ゲノムにコードされるclpPは, ATP-dependent プロテアーゼClpのActive サブユニットをコードする. clpP means it is necessary to survive and it is completely broken and it is difficult to analyze the function.これまでに、chloroplast migration シグナルを series いだclpPを35S プロモーターで発成させるコンストラクトを Kernel ゲノムに Import したラインをget ている. 35SプロモーターによるclpPの大発appearは、いかなるexpression typeももたらさなかった.そこでこれらのラインに対しchloroplast morphological change を行い, chloroplast clpPの波壊を行った.これらのラインでは, chloroplast clpP's functional がnuclear ゲノムに imported した伝子で complement each other され, completely な 伝子棊がpossible であった.しかしその complementary は incomplete であり, completely broken strain は, spotted り, leaf structure の し い abnormal と い っ た strong い phenotype を し た. The white parts of the leaves are white, the differentiation of the palisade tissue is hindered, and the chloroplasts are The tissue differentiation of the leaves is affected by the strong influence of the leaves.これらのphenotypeは, スペクチノマイシンをexcludes いても stable で, incomplete な棊The strain of antibiotics has no effect on the phenotype, no suspense, no problem, no solution to the problem. 35S プロモータによるclpPのforced 発appearに关わらず、chloroplastclpPのThe function is completely complementary, the reason is the reason, and the ClpP is the cytoplasm. Problems with the quality of ることにるシャペロンの defect, 35S プロモーターとchloroplast clpPプロモータの Poor による発 appear organization, 発现quantityのviolationいのquestionが考えられる. The method of biochemistry is to evaluate the amount of the complex within the chloroplast and the necessary amount of it. Completely broken strain of はメリステムそのものにもabnormal をshows すため、シュートのThe growth is frequent and the growth is stopped, and many side buds are grown and the plants are in the shape of a flower. Very thin flower buds, wild type pollen, wild type pollen, and the next generation On behalf of the generation, the nuclear legacy is the real possibility of completely destroying the phenotype of the strain.

项目成果

T.Shikanai and T.Endo: "Physiological function of a respiratory complex, NAD(P)H dehydrogenase in chloroplasts : dissection by chloroplast reverse genetics."Plant Biotechnology. 17・2. 79-86 (2000)

T. Shikanai 和 T. Endo：“叶绿体中 NAD(P)H 脱氢酶的生理功能：通过叶绿体反向遗传学进行解剖。” 17・2 (2000)。

T.Shikanai,K.Shimizu,K.Ueda,Y.Nishimura,T.Kuroiwa and T.Hashimoto: "The chloroplast clpP gene, encoding a proteolytic subunit of ATP-dependent protease, is indispensable for chloroplast development in tobacco."Plant Cell Physiol.. 42・3(in press). (2001)

T. Shikanai、K. Shimizu、K. Ueda、Y. Nishimura、T. Kuroiwa 和​​ T. Hashimoto：“叶绿体 clpP 基因编码 ATP 依赖性蛋白酶的蛋白水解亚基，对于烟草叶绿体的发育是不可或缺的。”细胞生理学.. 42・3（出版中）（2001）。