オルタナティブ呼吸経路の強化によるスーパーライスの作出

• Project/Area Number: 17658007
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Crop science/Weed science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐々木 治人 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 助教授 (60225886)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2006: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2005: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: AOX / 呼吸 / 活性酸素 / イネ / 塩ストレス / オルタナティブ / 同位体マス / ストレス耐性 / 活性酵素

Research Abstract

植物は塩ストレスをはじめ、様々なストレス状態下では、過剰になったエネルギーによって活性酸素を生成し、これが細胞に障害を与えてしまう。過剰なエネルギー生成による活性酸素発生を抑えるシステムとして、植物はalternative oxidase(AOX)が関わったオルタナティブ呼吸系を有している。本研究では遺伝子導入によってイネAOX遺伝子を過剰発現させたイネ植物体を用い、この植物体がストレス条件下で耐性を持つのかを、オルタナティブ呼吸、チトクローム系呼吸の各速度を測定し、オルタナティブ呼吸増強が耐ストレス機構として有用であるかについて検討する。
今年度はイネAOX1a,AOX1b遺伝子を導入したイネ(ササニシキ)植物体に塩ストレスを与え、活性酸素量と各経路の呼吸量を測定し以下の結果を得た。
・AOX1a遺伝子、またはAOX1b遺伝子を過剰発現させた系統では高発現のイネ・低発現のイネともに葉内活性酸素含量は塩処理前後であまり変化していなかった。
・塩処理によってAOX1a,AOX1b遺伝子の発現量は増加したが、組換え体とWT(ササニシキ)の間には差が見られず、形質転換による遺伝子発現の増加効果は見られなかった。
・各経路の呼吸速度を算出したところ、塩処理後にはシトクローム呼吸速度の著しい低下が見られた。一方オルタナティブ呼吸速度は塩処理後、わずかではあるが上昇していた。しかし組換え体とWTとの間に違いは見られなかった。
以上のことから組換えによるオルタナティブ呼吸の増強よりも塩ストレスによる応答によりオルタナティブ呼吸の割合が増え、それにより活性酸素の生成を抑えたと考えられた。