イネケイ酸吸収遺伝子の機能解析

イネ科植物は一般的にケイ素集積植物とされているが、その集積程度は種によって大きく異なり、イネがオオムギやトウモロコシより高い集積を示す。しかし、これまでにイネやオオムギ、トウモロコシから同様なケイ酸トランスポーター遺伝子が同定されている。本研究ではケイ酸吸収における種間差の機構を明らかにするために。ケイ酸内向きケイ酸トランスポーターLsi1と外向きケイ酸トランスポーターLsi2の局在性、発現量、輸送活性などについてイネ、オオムギとトウモロコシ間で比較検討した。オオムギとトウモロコシのLsi1およびLsi2について生化学的手法を用いて細胞内局在性を調べたところ、両者のLsi1,Lsi2とも細胞膜に局在することが明らかになった。抗体染色でLsi2の組織局在性を調べた結果、イネのLsi2とは異なり、オオムギとトウモロコシのLsi2は内皮細胞だけに局在していた。またイネとオオムギとの間で根でのそれぞれの遺伝子の発現量をReal-time RT-PCRを用いて絶対定量法により比較した結果、根におけるmRNAの発現量はLsi1、Lsi2共にオオムギに比ベイネの方が数倍から10倍高かった。さらにアフリカツメガエルoocyteを用いたヘテロ発現系でそれぞれの輸送体の持つケイ酸輸送活性の比較も行った。Lsi2に関してoocyteで発現させた同時にoocyteよりmicrosomeを抽出しwestern blotで発現しているタンパク質の定量を行い、発現タンパク質レベルでの輸送活性を比較した。その結果、イネとオオムギと比較してイネの方がわずかに高かった。これらの結果はイネのケイ酸吸収能力の高さは主にケイ酸吸収関連遺伝子がオオムギやトウモロコシより高いのに加え、トランスポーターの組織局在性に起因することを示唆している。

イネ科植物は一般的にケイ素集積植物とされているが、その集積程度は種によって大きく異なり、イネがオオムギやトウモロコシより高い集積を示す。しかし、これまでにイネやオオムギ、トウモロコシから同様なケイ酸トランスポーター遺伝子が同定されている。本研究ではケイ酸吸収における種間差の機構を明らかにするために。ケイ酸内向きケイ酸トランスポーターLsi1と外向きケイ酸トランスポーターLsi2の局在性、発現量、輸送活性などについてイネ、オオムギとトウモロコシ間で比較検討した。オオムギとトウモロコシのLsi1およびLsi2について生化学的手法を用いて細胞内局在性を調べたところ、両者のLsi1,Lsi2とも細胞膜に局在することが明らかになった。抗体染色でLsi2の組織局在性を調べた結果、イネのLsi2とは異なり、オオムギとトウモロコシのLsi2は内皮細胞だけに局在していた。またイネとオオムギとの間で根でのそれぞれの遺伝子の発現量をReal-time RT-PCRを用いて絶対定量法により比較した結果、根におけるmRNAの発現量はLsi1、Lsi2共にオオムギに比ベイネの方が数倍から10倍高かった。さらにアフリカツメガエルoocyteを用いたヘテロ発現系でそれぞれの輸送体の持つケイ酸輸送活性の比較も行った。Lsi2に関してoocyteで発現させた同時にoocyteよりmicrosomeを抽出しwestern blotで発現しているタンパク質の定量を行い、発現タンパク質レベルでの輸送活性を比較した。その結果、イネとオオムギと比較してイネの方がわずかに高かった。これらの結果はイネのケイ酸吸収能力の高さは主にケイ酸吸収関連遺伝子がオオムギやトウモロコシより高いのに加え、トランスポーターの組織局在性に起因することを示唆している。