光合成生物の塩ストレス防御に対するNa^+/H^+アンチポーター遺伝子の役割

Na^+/H^+逆向转运蛋白基因在光合生物盐胁迫防御中的作用

• 批准号: 02F00198
• 负责人: 高倍 昭洋
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Meijo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00198/
• 关键词: 塩ストレス; Na^+; H^+アンチポーター; 対塩性植物; 食糧; 環境; 植物バイオ; 砂漠の緑化; 遺伝子工学; 耐塩性植物

植物のNa^+/H^+アンチポーターは、ナトリウムイオンの細胞外への排出および液泡への蓄積、細胞内pHおよび体積の調節など植物生理学的に極めて重要な役割を果たしていると考えられているが、その分子的性質の解明が望まれている。本申請課題では、植物・ラン藻のアンチポーターが、1)どのような膜スパン(トポロジー)構造をとっているか、2)輸送するイオンは何か、3)イオン輸送に関わるアミノ酸の特徴は何か、を分子レベルで明らかにする。同時に、4)アンチポーター遺伝子を導入した植物、ラン藻を作出し、耐塩性植物の開発を目指して研究を行なった。.その結果、次のような成果を得た。1)耐塩性ラン藻のNhaP型アンチポーターApNhaP1を淡永性ラン藻で輝剰発現すると、淡水性ラン藻が海水で生育することを明らかにした。(Waditee et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.,2002)。2)ゲノム解析の結果、ラン藻には1個のCa^<2+>/H^+アンチポーター遺伝子をもっていることが予想された。Ca^<2+>/H^+アンチポーター遺伝子を耐塩性ラン藻から単離し、その性質を検討した結果Ca^<2+>/H+アンチポーターはアルカリ性のpHで塩濃度が高いときに重要な役割を果たすことを明らかにした(Waditee et al.,J.Biol.Chem.,2004)。3)ゲノム解析の結果、ラン藻には2個のNhaP型Na^+/H^+アンチポーターと3個のNapA型Na^+/H^+アンチポーター遺伝子が存在することが明かとなった。NapA型アンチポーターは植物、動物、バクテリアで機能に不明な点が多いので、NapA型アンチポーター遺伝子を耐塩性ラン藻から単離し、その性質を検討した。研究は順調に進行し、投稿準備中である。4)耐塩性ラン藻に存在するもう一つのNhaP型アンチポーター遺伝子ApNhaP2を単離し、そのイオン輸送活性、構造、生理的役割について検討した。これについても、研究は順調に進行し、投稿準備中である。5)植物(アラピドプシス)の細胞質膜には多数のNapA型アンチポーター遺伝子が存在するが、それぞれのアンチポーターの役割を明らかにするために、RTPCRで単離し、膜スパン(トポロジー)構造、輸送するイオンにういて検討をを検討した。研究は順調に進行し、投稿準備中である。。6)これらの遺伝子のいくつかを植物に導入した形質転換植物の作出を進めている。7)これら成果の一部については、高倍(2件)、waditee(2件)がイギリ、オックスフォーで開催された会議、およびハワイで開催されて国際会議で発表した。このように、本研究課題は順調に進行している。

Plant の Na + / H ^ ^ + ア ン チ ポ ー タ ー は, ナ ト リ ウ ム イ オ ン の extracellular へ の discharge お よ び vacuole へ の accumulation, intracellular pH お よ び の volume adjustment な ど plant physiology に very め て important な "を cut fruit た し て い る と exam え ら れ て い る が, そ の molecular の interpret the nature of looking が ま れ て い る. This application subject で は, plant ラ ン algal の ア ン チ ポ ー タ ー が, 1) ど の よ う な membrane ス パ ン (ト ポ ロ ジ ー) tectonic を と っ て い る か, 2) conveying す る イ オ ン は か, 3) イ オ ン conveying に masato わ る ア ミ ノ acid の, 徴 は か, molecular レ を ベ ル で Ming ら か に す る. While に, 4) ア ン チ ポ ー タ ー heritage 伝 son を import し た plants, ラ ン algal を し, salt resistance of plant の open 発 を refers し て を line な っ た. The そ そ result, the subsequent ような result を gives た. 1) salt resistance ラ ン algal の NhaP type ア ン チ ポ ー タ ー ApNhaP1 を light forever sex ラ ン algal で fai turning 発 now す る と, freshwater ラ ン algal が seawater family で す る こ と を Ming ら か に し た. (by Waditee et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 2002). Analytical の results, 2) ゲ ノ ム ラ ン algal に は の Ca ^ 1 < 2 + > / H ^ + ア ン チ ポ ー タ ー heritage 伝 son を も っ て い る こ と が to think さ れ た. Ca ^ ^ < > 2 + / H + ア ン チ ポ ー タ ー posthumous son 伝 を salt resistance ラ ン algal か ら 単 し, そ の nature を beg し 検 た results Ca ^ > < 2 + / H + ア ン チ ポ ー タ ー は ア ル カ リ sex の pH で high salt concentration が い と き に important な "を cut fruit た す こ と を Ming ら か に し た (Waditee et al.,J.Biol.Chem.,2004. Analytical の results, 3) ゲ ノ ム ラ ン algal に は 2 の NhaP type Na + / H ^ ^ + ア ン チ ポ ー タ ー と three の NapA type Na + / H ^ ^ + ア ン チ ポ ー タ ー heritage 伝 son が exist す る こ と が Ming か と な っ た. NapA type ア ン チ ポ ー タ ー は plant, animal, バ ク テ リ ア で function に unknown な point more than が い の で, NapA ア ン チ ポ ー タ ー heritage 伝 son を salt resistance ラ ン algal か ら 単 し, そ の nature を beg し 検 た. The research on the に sequence is in progress, and the submission preparation is in the process of である. 4) salt resistance ラ ン algal に exist す る も う a つ の NhaP type ア ン チ ポ ー タ ー posthumous son 伝 ApNhaP2 を 単 し, そ の イ オ ン cutting conveying, structure, physiological active service に つ い て beg し 検 た. Youdaoplaceholder2 れに れに れに て て, research on the に sequence に in progress れに, submission preparation in である. (5) plants ア ラ ピ ド プ シ ス) の cytoplasm membrane に は most の NapA type ア ン チ ポ ー タ ー heritage 伝 son が exist す る が, そ れ ぞ れ の ア ン チ ポ ー タ ー の "を cut Ming ら か に す る た め に, RTPCR で 単 from し, membrane ス パ ン (ト ポ ロ ジ ー) structure, transmission す る イ オ ン に う い て beg を 検 を beg し 検 た. The research on the に sequence is in progress, and the submission preparation is in progress, である. 6) こ れ ら の posthumous son 伝 の い く つ か を plant に import し た form quality planning in plant の make を into め て い る. 7) こ れ ら results の a に つ い て は, (2) at high magnification, waditee (2) が イ ギ リ, オ ッ ク ス フ ォ ー で open rush さ れ た meetings, お よ び ハ ワ イ で open rush さ れ て international conference で 発 table し た. Youdaoplaceholder6 ように ように, the research topic of this study is carried out in the order of に for <s:1> て る る る る る.

项目成果

Hibino T, Waditee R, Araki E, Ishikawa H, Aoki K, Tanaka Y, Takabe T: "Functional characterization of choline monooxygenase, an enzyme for betaine synthesis in plants"J BIol Chem.. 277. 41352-41360 (2002)

Hibino T、Waditee R、Araki E、Ishikawa H、Aoki K、Tanaka Y、Takabe T：“胆碱单加氧酶（植物中甜菜碱合成酶）的功能表征”J BIol Chem.. 277. 41352-41360 (2002)

R.Waditee, Y.Tanaka, K.Aoki, T.Hibino, H.Jikuya, J.Takano, T.Takabe, T.Takabe: "Isolation and Functional Characterization of N-methyltransferases that Catalyze Betaine Synthesis from Glycine in a Halotolerant Photosynthetic Oraganism Aphanothece halophyti

R.Waditee、Y.Tanaka、K.Aoki、T.Hibino、H.Jikuya、J.Takano、T.Takabe、T.Takabe：“在耐盐条件下催化甘氨酸合成甜菜碱的 N-甲基转移酶的分离和功能表征

Waditee R, Hossain GS, Tanaka Y, Nakamura T, Shikata M, Takano J, Takabe T, Takabe T.: "Isolation and functional characterization of CA^<2+>H^+ amtiporters from cyanobacteria"J Biol Chem.. 279. 4330-4338 (2004)

Waditee R、Hossain GS、Tanaka Y、Nakamura T、Shikata M、Takano J、Takabe T、Takabe T.：“蓝藻 CA^<2 >H^ 转运蛋白的分离和功能表征”J Biol Chem.. 279. 4330

Waditee R, Hibino T, Nakamura T, Incharoensakdi A, Takabe T: "Overexpression of a Na^+/H^+ antiporter confers salt tolerance on a freshwater cyanobacterium, making it capable of growth in sea water"Proc Natl Acad Sci USA. 99. 4109-4114 (2002)

Waditee R、Hibino T、Nakamura T、Incharoensakdi A、Takabe T：“Na^ /H^ 反向转运蛋白的过度表达赋予淡水蓝细菌耐盐性，使其能够在海水中生长”Proc Natl Acad Sci USA。

Waditee R, Hibino T, Tanaka Y, Takabe T: "Functional characterization of betaine/proline transporters in betaine-accumulating mangrove"J BIol Chem.. 277. 18373-18382 (2002)

Waditee R、Hibino T、Tanaka Y、Takabe T：“甜菜碱/脯氨酸转运蛋白在甜菜碱积累红树林中的功能表征”J BIol Chem.. 277. 18373-18382 (2002)