太陽エネルギーで駆動されるガス/ガス変換脱窒素植物の分子育種へむけた分子進化・分子遺伝学的研究

太阳能驱动的气/气转化反硝化植物分子育种的分子进化和分子遗传学研究

• 批准号: 03F00323
• 负责人: 森川 弘道
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00323/
• 关键词: 脱窒植物; 亜酸化窒素; チトクロームCオキシダーゼ(COX); NO還元酵素(P-450nor); タバコBY-2細胞; シロイヌナズナ; バイオインフォーマティックス; 分子進化学的解析

1.バイオインフォーマティックス解析:ゲノム配列の決定されたシロイヌナズナ、イネ等のデータを用いて、植物ゲノムにバクテリア脱窒遺伝子(NOR,N_2ORなど)のホモログがあるかどうかについて、調査した。その結果、Fusarium oxysporumおよびCylidrocarpon tonkinense cytochromeのカビ由来のP-450型NO還元酵素(P-450nor)遺伝子は、分子進化学的には、シロイヌナズナおよびイネのチトクロームCオキシダーゼ(COX6B)と近縁関係にあることが分かった。P-450norは、真核生物のP-450タンパク質とは明確に異なり、モノオキシゲナーゼ活性はもたない。P-450norはNOを化学量論的にN_2Oに変換する酵素である。我々の研究室ではシロイヌナズナ、イネが硝酸または亜硝酸からN_2Oを生成することを発見しており、この研究結果との関連で興味深い。2.トランスジェニック脱窒植物の育成:脱窒植物とは本質的には硝酸または二酸化窒素などの窒素を窒素ガスに変換する植物であるが、シロイヌナズナやタバコのN_2O生成量はカビや脱窒菌の能力に比べるとはるかに劣る。そこで、脱窒植物の育成には、植物のN_2O生成能の飛躍的向上が最も重要であると考えたている。故に、本プロジェクトでは、カビ由来のP-450nor遺伝子として、上述のC.tonkinense由来(Cnor)およびF.oxysporum由来(Fnor)を祥雲弘文教授(東京大学)から供与を受けた。また、シロイヌナズナチトクロームC・オキシダーゼ(AtCOX)サブユニット(At1g22450)は、Arabidopsis Biological Resource Center(SSP/PGEC-Theologis)より入手した。これら遺伝子を高発現させたトランスジェニック植物の育成を目指して、発現ベクターを構築した。アグロバクテリュウムおよびパーティクルガンによる遺伝子導入の準備を進めている。対象細胞、植物はそれぞれタバコBY-2細胞およびシロイヌナズナである。

1. バ イ オ イ ン フ ォ ー マ テ ィ ッ ク ス analytic: ゲ ノ ム match column の decided さ れ た シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ, イ ネ etc. の デ ー タ を with い て, plant ゲ ノ ム に バ ク テ リ ア smothering off heritage 伝 child (NOR, N_2OR な ど) の ホ モ ロ グ が あ る か ど う か に つ い て, investigate し た. Youdaoplaceholder0 そ result Fusarium oxysporumおよびCylidrocarpon tonkinense Cytochrome の カ ビ origin の P - 450 - NO also yuan enzyme (P - 450 - nor) but 伝 は, molecular evolutionary に は, シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ お よ び イ ネ の チ ト ク ロ ー ム C オ キ シ ダ ー ゼ (COX6B) と nearly try masato is に あ る こ と が points か っ た. P - 450 nor は, eukaryotes の P - 450 タ ン パ ク qualitative と は に clear vision な り, モ ノ オ キ シ ゲ ナ ー ゼ active は も た な い. P-450nor に NOを chemical calorimetric にN_2Oに transformation する enzyme である. I 々 の laboratory で は シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ, イ ネ が nitrate ま た は 亜 nitrate か ら N_2O を generated す る こ と を 発 see し て お り, こ の results と の masato deep い で tumblers. 2. ト ラ ン ス ジ ェ ニ ッ ク smothering plants bred の : off to take off the smothering plant と は essential に は nitrate ま た は two acidification smothering element な ど の smothering element を smothering element ガ ス に variations in す る plant で あ る が, シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ や タ バ コ の N_2O generation は カ ビ や smothering off bacteria の ability に than べ る と は る か に る of inferior quality. Youdaoplaceholder0 で で, the <s:1> growth of escaped plants に に, and the generation of plant <s:1> N_2O that can <s:1> leap upward が are the most <s:1> important であると studies えたて る る る. So the に, this プ ロ ジ ェ ク ト で は, カ ビ origin の traces of P - 450 nor 伝 son と し て, the above の C.t onkinense origin (Cnor) お よ び F.o xysporum origin (Fnor) を xiangyun hong professor wen (university of Tokyo) か ら を and supply by け た. ま た, シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ チ ト ク ロ ー ム c. オ キ シ ダ ー ゼ (AtCOX) サ ブ ユ ニ ッ ト At1g22450 は, Arabidopsis in the Resource Center (SSP/PGEC Theologis よ り of し た. High こ れ ら posthumous son 伝 を 発 now さ せ た ト ラ ン ス ジ ェ ニ ッ ク の plant breeding を refers し て, 発 now ベ ク タ ー を build し た. ア グ ロ バ ク テ リ ュ ウ ム お よ び パ ー テ ィ ク ル ガ ン に よ る posthumous son 伝 import の prepare を into め て い る. Counterpart cells, plant それぞれタバコ それぞれタバコBY-2 cells およびシロ ヌナズナである ヌナズナである.

项目成果

森川弘道: "生物工学ハンドブック"コロナ社(印刷中).

Hiromichi Morikawa：《生物技术手册》Corona Publishing（正在出版）。

M.Hakata: "Conversion of the nitrogen of nitrate and nitrogen dioxide to nitrous oxide in plants."Acta Biotechnologica. 23. 249-257 (2003)

M.Hakata：“植物中硝酸盐和二氧化氮中的氮转化为一氧化二氮。”生物技术学报。

坂本 敦: "植物細胞の膜輸送系とファイトレメディエーション"植物細胞工学. 146-150 (2003)

Atsushi Sakamoto：“植物细胞中的膜运输系统和植物修复”植物细胞工程 146-150 (2003)。

森川弘道: "ファイトレメディエーション"ファルマシア. 39(9). 876-880 (2003)

Hiromichi Morikawa：“植物修复” Pharmacia 39(9) (2003)。