形質転換イネ、及びマメ科植物を用いたシンク器官における炭素代謝系酵素の機能解析

利用转化水稻和豆类对库器官中碳代谢酶的功能进行分析

• 批准号: 13740460
• 负责人: 東江 美加
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740460/
• 关键词: PEPC; ミヤコグサ; 形質転換体; 根粒; アグロバクテリウム; マメ科植物; 根粒菌; PPDK; イネ; 胚乳; 形質転換植物; アンチセンス

PEPC(ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ)酵素はホスホエノールピルビン酸からオキザロ酢酸を触媒する酵素であり、トウモロコシなどのC4植物ではC4光合成回路の一つの酵素として知られている。しかしこの酵素をコードする遺伝子は、マメ科植物の根粒にも存在することが最近の研究により明らかとなっている。そこで、申請者は根粒におけるPEPC酵素の生理学的意義を調べることを目的とした。実験材料はマメ科植物ミヤコグサを用いた。まず、根粒菌感染後20日目の葉、茎、根、根粒からRNAを調製後PEPC遺伝子の発現量を調べた。その結果、根粒のPEPC遺伝子は、葉、茎、根に比べ約10倍以上の高い発現を示した。次に各器官におけるPEPC活性を測定した結果、葉のPEPC活性(0.002μmol/min/mg protein)と比較して茎では約28倍(0.058μmol/min/mg protein)高い活性を示し、根では約25倍(0.053μmol/min/mg protein)高い活性を示し、根粒では約143倍(0.294μmol/min/mg protein)高いPEPC活性を示した。根粒のPEPC活性はC4植物トウモロコシ緑葉の約50%(0.5μmol/min/mg protein)の活性を示しており、活性レベルでも根粒で強い発現を示すことが明らかとなった。次にミヤコグサ根粒におけるPEPC酵素の機能解析を目的としてミヤコグサ根粒のPEPC酵素を過剰発現させた形質転換体および発現を抑制させた形質転換体を作製するためのコンストラクトを作製した。コンストラクトはカリフラワー35Sプロモーター下流にミヤコグサPEPCcDNAをセンス、アンチセンスにつなぎ、アグロバクテリウムを介しミヤコグサ胚盤由来カルスから適宜培地を変更し形質転換体の作製を行った。再分化した個体は鉢上げ後、植物緑葉からゲノムDNAを調製しPCRを行い、遺伝子導入の確認を行った。その結果センス、アンチセンスPEPC形質転換体共に約20個体を作製することができた。

PEPC (ホ ス ホ エ ノ ー ル ピ ル ビ ン acid カ ル ボ キ シ ラ ー ゼ) enzyme は ホ ス ホ エ ノ ー ル ピ ル ビ ン acid か ら オ キ ザ ロ を boggy acid catalyst す る enzyme で あ り, ト ウ モ ロ コ シ な ど の C4 plants で は C4 photosynthesis loop の a つ の enzyme と し て know ら れ て い る. し か し こ の enzyme を コ ー ド す る heritage 伝 は, マ メ families の plant root granule に も exist す る こ と が の recent study に よ り Ming ら か と な っ て い る. Youdaoplaceholder0 と で で, the applicant 's <s:1> physiological significance of the における root granule におけるPEPC enzyme を regulation べる とを とを objective と た た. For experimental materials, plants of the メ メ family are used for ヤコグサを ヤコグサを. Youdaoplaceholder0, 20 days after infection with rhizopyribacterium, the <s:1> らRNAを of the leaves, stems, roots and rhizopyribacterium of the motifs is modulated, and the release amount of the 伝 particle of PEPC is を adjusted to べた. The results of そ そ, the 伝 seeds 伝, leaves, stems and roots に of the root grains are more than 10 times higher than べ, and the <s:1> occurrence を indicates た た. The <s:1> た results of を determination of the におけるPEPC activity of each organ and the <s:1> PEPC activity (0.002μmol/min/mg protein)と of the leaf were approximately 28 times that of the <s:1> て stem で で (0.058μmol/min/mg) High <s:1> activity を of protein, approximately 25 times (0.053μmol/min/mg protein) high <s:1> activity を of root, approximately 143 times (0.294μmol/min/mg protein) high <s:1> activity of PEPC を of root, approximately た た. Root granule の PEPC activity は C4 plants ト ウ モ ロ コ シ の leaves about 50% (0.5 mu mol/min/mg protein) を の activity in し て お り, active レ ベ ル で も strong root granule で い 発 を now shown す こ と が Ming ら か と な っ た. Time に ミ ヤ コ グ サ root granule に お け る の PEPC enzyme function analytical を purpose と し て ミ ヤ コ グ サ root granule の PEPC enzyme を through turning 発 now さ せ た form quality planning in body お よ び 発 now を inhibit さ せ た form quality planning in body を cropping す る た め の コ ン ス ト ラ ク ト を cropping し た. コ ン ス ト ラ ク ト は カ リ フ ラ ワ ー 35 s プ ロ モ ー タ ー obscene に ミ ヤ コ グ サ PEPCcDNA を セ ン ス, ア ン チ セ ン ス に つ な ぎ, ア グ ロ バ ク テ リ ウ ム を interface し ミ ヤ コ グ サ blastoderm origin カ ル ス か ら is suitable for the petty を - more し form quality planning in body の cropping を line っ た. After re-differentiation of the た individual on the た bowl げ, the <s:1> らゲノムDNAを of the plant green leaf was used to modate the を line of を of the PCR, and the 伝 seed was introduced to the <s:1> to confirm the を line of った. そ の results セ ン ス, ア ン チ セ ン ス PEPC form quality planning about 20 individual を cropping systems in body were に す る こ と が で き た.

项目成果

Nakamura, T., Nomura, M., Mori, H., Jagendorf, A.T., Ueda, A., Takabe, T.: "An isozyme of betaine aldehyde hehydrogenase in barley"Plant Cell Physiol.. 42.10. 1088-1092 (2001)

Nakamura, T.、Nomura, M.、Mori, H.、Jagendorf, A.T.、Ueda, A.、Takabe, T.：“大麦中甜菜碱醛脱氢酶的同工酶”植物细胞生理学.. 42.10。

Tsuchida, H., Tamai, T., Fukayama, H., Agarie, S., Nomura, M., Onodera, H., Ono, K., Nishizawa, Y., Lee, B-H, Hirose, S., Toki, S., Ku, M.S.B., Matsuoka, M., Miyao, M.: "High level expression of C4-specific NADP-malic enzyme in leaves and impairment of ph

土田 H.、玉井 T.、深山 H.、Agarie, S.、野村 M.、小野寺 H.、小野 K.、西泽 Y.、李 B-H、广濑 S.、Toki

Bohnert, HJ., Ayoubi.P., Borchert, C., Bressan, R.A., Bumap, R.L., Cushman, J.C.Cushman, M., Deyholos, M., Galbraith, D.W., Hasegawa, P.M., Jenks, M., Kawasaki, S., Koiwa, M., Kore-eda, S., Lee.B-H., Michalowski, C.B., Misawa, E., Nomura, M., Oztruk, N.,

Bohnert, HJ.、Ayoubi.P.、Borchert, C.、Bressan, R.A.、Bumap, R.L.、Cushman, J.C.Cushman, M.、Deyholos, M.、Galbraith, D.W.、Hasekawa, P.M.、Jenks, M.、川崎

Sinsuwongwat, S., Kodera, A., Kaneko, T., Tabata, S., Nomura, M., Tajima, S: "Cloning and characterization of a NADP+-malic enzyme gene from Bradyrhizobium japonicum USDA110"Soil Science and Plant Nutr.. 48,5. 711-717 (2002)

Sinsuwongwat, S.、Kodera, A.、Kaneko, T.、Tabata, S.、Nomura, M.、Tajima, S：“来自慢生根瘤菌 USDA110 的 NADP -苹果酸酶基因的克隆和表征”土壤科学与植物营养

Fukuyama, H., Tsushida, H., Agarie, S., Nomura, M., Onodera, H, Ono, K.Lee, B.H., Hirose, S., Toki, S., Ku, M.S.B., Makino, A., Matsuoka, M., Miyao, M.: "Significant accumulation of C4-specific pyruvate orphosphate dikinase in a C3 plant, rice"Plant Physi

福山，H.，Tsushida，H.，Agarie，S.，野村，M.，小野寺，H，小野，K.Lee，B.H.，广濑，S.，Toki，S.，Ku，M.S.B.，牧野，A.