高等植物における亜硝酸トランスポーターの発現量と無機窒素同化効率との関連

高等植物亚硝酸盐转运蛋白表达水平与无机氮同化效率的关系

基本信息

批准号：
13760052
负责人：
杉浦美羽
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka Prefecture 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

项目摘要

硝酸の還元同化過程において、亜硝酸の葉緑体への移行が遅いと硝酸の利用効率が落ち、また、組織中に蓄積した亜硝酸が植物に障害を引き起こして栽培を難しくする。本研究では、亜硝酸同化効率の低い栽培品種に他の植物由来の亜硝酸トランスポーターを形質導入して硝酸同化効率を改良すること、一方で同化効率の違いがトランスポーター分子の転写量の差に起因するものかを明らかにすることを目的として研究を行った。まず、キュウリの亜硝酸トランスポーターcDNAを亜硝酸同化効率の低い栽培品種であるニホンバレに導入して、形質転換イネを作出した。それらを解析した結果、野生型およびコントロールの遺伝子組み換えイネに比べて硝酸同化能が高められていた。また、タバコの亜硝酸トランスポーターcDNAをタバコゲノムからクローニングし、アンチセンスmRNAを発現させるように、タバコ植物を形質転換した。作出した形質転換タバコは、硝酸を窒素源とした培地で生育させると、それらの生育は大きく抑制され、葉はクロロシスを示した。アンモニアを窒素源とすると野生型と成長に違いは認められず、硝酸同化経路がアンチセンスmRNAの発現により阻害されることを明らかにした。一方、ニホンバレよりクローニングした亜硝酸トランスポーター・ゲノムの部分塩基配列を参考にして、ニホンバレ、および、コシヒカリから亜硝酸トランスポーターcDNAを3'RACEと5'RACEによりクローニングを行った。期間内に全長の塩基配列の決定には至らなかったが、引き続き行う予定である。

在硝酸的还原和同化过程中，亚硝酸盐向叶绿体的缓慢转移会降低硝酸利用率的效率，而在组织中积累的亚硝酸盐会造成对植物的损害，从而使栽培变得困难。进行这项研究的目的是通过用源自其他植物的亚硝酸盐转运蛋白来提高硝酸同化效率，同时还阐明了同化效率的差异是否是由于转运蛋白分子的转录量差异所致。首先，将黄瓜亚硝酸盐转运蛋白cDNA引入日本捆，这是一种具有低亚硝酸盐同化效率的品种，以产生转化的大米。他们的分析表明，与野生型和对照基因改良的水稻相比，硝酸同化能力的提高。烟草转运蛋白cDNA也从烟草基因组克隆，并转化了烟草植物以表达反义mRNA。当转化后的烟草在含氮作为氮源的培养基中生长时，它们的生长受到了极大的抑制，并且叶子显示出氯化。当氨是氮源时，未观察到野生型和生长之间的差异，并且发现硝酸盐合成代谢途径被反义mRNA的表达抑制。另一方面，使用3'race和5'race克隆亚硝酸盐转运蛋白cDNA，并使用从Nihonbare克隆的亚硝酸盐转运蛋白基因组的部分碱基序列的引用。尽管在此期间尚未确定全长核苷酸序列，但仍计划继续。