FBP/SBPase導入形質転換植物によるソース/シンク器官の炭素代謝調節の解析

利用 FBP/SBPase 导入的转基因植物分析源/库器官的碳代谢调控

• 批准号: 12025228
• 负责人: 重岡 成
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Kinki University
• 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-12025228/
• 关键词: 光合成; カルビンサイクル; チオール酵素s; 形質転換植物; フルクトース-1,6-ビスホスファターゼ; セドヘブツロース-1,7-ビスホスファターゼ; ソース; シンク; 炭素代謝

高等植物ソース器官のカルビン(光合成炭素還元:PCR)サイクルのチオール酵素に着目し、光合成を含めた炭素代謝におけるこれら酵素の位置づけと調節機構の生理的意義の解明を目的とする。本研究ではラン藻(Synechococcus PCC7942)のチオール酵素FBP/SBPaseを葉緑体または細胞質に導入したタバコ形質転換植物を作製し、ソース/シンク器官にける光合成能および炭素代謝に及ぼす影響を検討した。葉緑体にFBP/SBPascを導入した形質転換タバコでは、光強度の異なる培養条件下(水耕栽培、400μE/m2/sまたは800μE/m2/s、相対湿度,60%、25℃)において光合成能の上昇、カルビンサイクル代謝中間体の増加、さらに成育の促進、ソース器官でのシヨ糖含量、シンク器官でのデンプン含量の著しい増加が認められた。これら一連の現象はFBP/SBPase発現レベルに対応していた。一方、細胞質にFBP/SBPaseを導入した形質転換植物は、T1世代において野生株との間に生育の差は認められなかったが、上葉のヘキソース量が野生株と比較して顕著に増加していた。以上の結果より、FBPaseおよびSBPaseはカルビンサイクルの律速因子の一つであり、葉緑体内でのFBPaseおよびSBPase活性の増加に伴って、光合成炭素固定をソース/シンク器官での炭素代謝が大きく変化することが明らかになった。現在、明期/暗期において転流関連酵素への影響を検討している。細胞質にFBP/SBPaseを導入した形質転換体では、野生株との間に成育の差はなかったが、糖代謝への影響が認められた。

To clarify the physiological significance of photosynthetic enzymes in higher plant organs (photosynthetic carbon reduction:PCR), including carbon metabolism, and the position of enzymes and regulatory mechanisms. In this study, we investigated the effects of chloroplast enzyme FBP/SBase on photosynthetic energy and carbon metabolism in plants transformed by chloroplast. Under different culture conditions (hydroponic culture, 400μE/m2/s or 800μ E/m2/s, relative humidity, 60% and 25℃), the photosynthetic energy increased, the metabolic intermediates increased, the growth promotion was promoted, the sugar content in organs was improved, and the sugar content in organs was increased. This phenomenon is related to FBP/SBase occurrence. A plant that has been transformed into a plant by FBP/SBase in the first generation has been transformed into a plant that has been transformed into a plant by FBP/SBase in the second generation. As a result, FBase and SBase activity in chloroplasts increased, and photosynthetic carbon fixation and carbon metabolism in organs increased. The influence of flow-related enzymes in the present, light and dark phases is discussed. The introduction of FBP/SBase into the cytoplasm and the growth and development of wild plants were studied.