Enhancement of freezing tolerance of plants based on studies of mechanisms of low-temperature-inducible antioxidative enzymes from Chlorella

基于小球藻低温诱导抗氧化酶机制的增强植物抗冻能力

• 批准号: 20580135
• 负责人: HONJOH Ken-ichi
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20580135/
• 关键词: 食品保蔵学; 耐凍性; 植物; 酸化ストレス

NADPH-dependent thioredoxin reductase, which is localized in chloroplast, from Chlorella (CvNtrC) was confirmed to be low-temperature-inducible at transcriptional and translational levels. Peroxiredoxin (CvPrx), which works with CvNtrC in Chlorella, was isolated by in vitro pull-down assay and identified by N-terminal amino acid sequencing. The gene encoding CvPrx was cloned and its recombinant mature protein (mCvPrx) was produced in Escherichia coli by other researchers. We obtained the CvPRX gene and mCvPrx protein from the researchers. We also produced recombinant mature CvNtrC (mCvNtrC) protein in E. coli. The two proteins coordinately showed peroxidase activities against H_2O_2 and peroxides. Furtheremore, we transformed Saccharomyces cerevisiae with mCvNTRC and/or mCvPRX genes. Expression of mCvNTRC or mCvNTRC/mCvPRX led to enhancement of S.cerevisiae against freezing-, oxidative-, and heat-stress tolerances, suggesting that these two genes play important roles in stress tolerance. To make a knock-out strain of Chlorella for NTRC gene, we developed the transformation method for C.vulgaris C-27. Furthermore, we introduced the genes into Arabidopsis thaliana with the floral dip method.

小球藻NADPH依赖的硫氧还蛋白还原酶(CvNtrC)定位于叶绿体，在转录和翻译水平上都是低温诱导的。通过体外下拉实验从小球藻中分离出与CvNtrC共同作用的过氧化还蛋白(CvPrx)，并对其进行N端氨基酸序列分析。其他研究人员克隆了CvPrx基因，并在大肠杆菌中生产了重组成熟蛋白(MCvPrx)。我们从研究人员那里获得了CvPrx基因和mCvPrx蛋白。我们还在大肠杆菌中表达了重组成熟CvNtrC(MCvNtrC)蛋白。这两种蛋白对H_2O_2和过氧化氢具有协同的过氧化物酶活性。此外，我们还将mCvNTRC和/或mCvPRX基因转化酿酒酵母。MCvNTRC或mCvNTRC/mCvPRX基因的表达提高了酿酒酵母对冰冻、氧化和高温胁迫的耐受性，表明这两个基因在胁迫耐受性中起着重要的作用。为了获得NTRC基因敲除小球藻，我们建立了普通小球藻C-27的转化方法。此外，我们还通过花浸渍的方法将这些基因导入拟南芥。

项目成果

Expression Pattern of a Chloroplast NADPH-Dependent Thioredoxin Reductase in Chlorella vulgaris during Hardening and Its Interaction with 2-Cys Peroxiredoxin

• DOI: 10.1271/bbb.80761
• 发表时间: 2009-03-01
• 期刊: BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 1.6
• 作者: Machida, Takeshi;Kato, Eri;Miyamoto, Takahisa
• 通讯作者: Miyamoto, Takahisa

The Recent Status and Perspectives Food System, Agricultural Environment and Biology in 2008

2008年粮食系统、农业环境和生物学的最新状况和展望

• 发表时间: 2008
• 作者: Machida;et al (分担)
• 通讯作者: et al (分担)

クロレラNTRC/2-Cys Prx抗酸化系の過酸化物分解活性および本抗酸化系遺伝子導入による酵母の耐凍性に関する研究

小球藻NTRC/2-Cys Prx抗氧化系统过氧化物分解活性及引入该抗氧化系统基因的酵母抗冻性研究

• 发表时间: 2010
• 作者: 桐野愛;等
• 通讯作者: 等

クロレラ葉緑体局在NADPH依存型チオレドキシン還元酵素は2-Cys Prxと共同して過酸化 物分解に機能する

小球藻叶绿体定位的 NADPH 依赖性硫氧还蛋白还原酶与 2-Cys Prx 配合发挥作用，降解过氧化物。

• 发表时间: 2008
• 作者: Machida;et al;石橋明子 等
• 通讯作者: 石橋明子 等

クロレラ葉緑体局在NADPH依存型チオレドキシン還元酵素は2-Cys Prxと共同して過酸化物分解に機能する

小球藻叶绿体定位的 NADPH 依赖性硫氧还蛋白还原酶与 2-Cys Prx 合作降解过氧化物

• 发表时间: 2008
• 作者: 石橋明子;町田豪;加藤枝里;佐藤純一;川崎信治;新村洋一;本城賢一;宮本敬久
• 通讯作者: 宮本敬久