1996 Fiscal Year Annual Research Report

低温適応と低温耐性の分子機構

Research Project

Project/Area Number	08102011
Research Institution	Okazaki National Research Institutes
Principal Investigator	村田紀夫岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (90011569)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	鈴木石根岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (10290909) 西山佳孝岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (30281588) 坂本敦岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (60270477)
Keywords	低温適応 / 低温耐性 / 不飽和化酵素 / 不飽和膜脂質 / ベタイン / 低温シグナル / 形質転換植物 / 光合成
Research Abstract	(1)低温に対する不飽和膜脂質の保護効果生育温度により膜脂質の不飽和度が変化しない実験材料をラン藻について作製した。すなわちラン藻の膜脂質のΔ6不飽和化酵素とΔ12不飽和化酵素の各遺伝子を抗生物質耐性遺伝子の挿入により破壊し、モノ不飽和化脂質だけを持つ二重変異株を作製した。また同様に、Δ6不飽和化酵素とω3不飽和化酵素に関しても遺伝子破壊を行い、モノ不飽和化脂質とジ不飽和化脂質を持つ二重変異株も作製した。これらの二重変化株の細胞生理学的解析から不飽和膜脂質が低温下における生育や光合成の光阻害からの保護に重要であることを明らかにした。また、膜脂質の不飽和酵素の抗体を用いた免疫電子顕微鏡による解析から、ラン藻における不飽和化酵素の細胞内局在性を決定し、不飽和化酵素は細胞質膜とチラコイド膜の両方に局在していることを明らかにした。 (2)低温に対するベタインの保護効果ベタインを蓄積できるようになったトランスジェニック・ラン藻を用いて、ベタインは光合成機能の低温耐性能を増大させることにより細胞を低温傷害から保護することを明らかにした。 (3)新しい低温適応因子の検索生育温度により膜脂質の不飽和度が変化しないラン藻の変異株を作製した(上記(1)参照)。この変異株にカセットミュータジェネシスを施すことにより完全に低温に適応できなくなった遺伝子破壊株を単離する予定である。 (4)低温センサーと低温シグナル伝達系ラン藻の低温誘導性不飽和化酵素をコードする遺伝子のプロモーター領域と細菌のルシフェラーゼ構造遺伝子から成るキメラ遺伝子を持つトランスジェニック・ラン藻にカセットミュータジェネシスを施し、ルシフェリンの低温依存性発光に異常をきたした変異株を、低温シグナル伝達系に異常をきたした遺伝子破壊株の候補として多数取得した。さらにいくつかの遺伝子破壊株について染色体DNA上の遺伝子破壊部位を同定した。

Research Products

(11 results)

All Other

All Publications (11 results)

[Publications] Allakhverdiev et al.: "Stabilization of oxygen evolution and primary electron transport reactions in photosystem II against heat stress with glycinebetaine and sucrose." J.Photochem.Photobiol.34. 149-157 (1996)
[Publications] Gombos et al.: "Characterization of the Fad12 mutant of Synechocystis that is defective in Δ12 acyl-lipid desaturase activity." Biochim.Biophys.Acta. 1299. 117-123 (1996)
[Publications] Ishizaki-Nishizawa et al.: "Low-temperature resistance of higher plants is significantly enhanced by a nonspecific cyanobacterial desaturase." Nature Biotech.14. 1003-1006 (1996)
[Publications] Malakhov et al.: "The coxD gene for heme O synthase in Synechocystis." Biochim.Biophys.Acta. 1273. 84-86 (1996)
[Publications] Mustardy et al.: "Immunocytochemical localization of acyl-lipid desaturases in cyanobacterial cells : Evidence that both thylakoid membranes and cytoplasmic membranes are sites of lipid desaturation." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 93. 10524-10527 (1996)
[Publications] Nishida et al.: "Cloning of Brassica napus CTP : phosphocholine cytidylyltransferase cDNAs by complementation in a yeast cct mutant." Plant Mol.Biol.31. 205-211 (1996)
[Publications] Tasaka et al.: "Targeted mutagenesis of acyl-lipid desaturases in Synechocystis : Evidence for the important roles of polyunsaturated membrane lipids in growth,respiration and photosynthesis." EMBOJ.15. 6416-6425 (1996)
[Publications] Nishida and Murata: "Chilling sensitivity in plants and cyanobacteria : The crucial contribution of membrane lipids." Annu.Rev.Plant Physiol.Plant Mol.Biol.47. 541-568 (1996)
[Publications] Deshnium et al.: "The action in vivo of glycine betaine in enhancement of tolerance of Synechoccus sp. PCC 7942 to low temperature." J.Bacteriol.179. 339-344 (1997)
[Publications] Hayashi et al.: "Transformation of Arabidopsis thaliana with the codA gene for choline oxidase ; accumulation of glycinebetaine and enhanced tolerance to salt and cold stress." Plant j.(印刷中).
[Publications] Murata et al.: "γ-Linolenic Acid : Metabolism and Its Roles in Nutrition and Medicine" Y.S.Huang and D.E.Mills,eds.,AOCS Press (Champaign.Illinois), 319 (1996)

1996 Fiscal Year Annual Research Report

低温適応と低温耐性の分子機構

Principal Investigator

村田 紀夫 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (90011569)

Research Products

[Publications] Allakhverdiev et al.: "Stabilization of oxygen evolution and primary electron transport reactions in photosystem II against heat stress with glycinebetaine and sucrose." J.Photochem.Photobiol.34. 149-157 (1996)

[Publications] Gombos et al.: "Characterization of the Fad12 mutant of Synechocystis that is defective in Δ12 acyl-lipid desaturase activity." Biochim.Biophys.Acta. 1299. 117-123 (1996)

[Publications] Ishizaki-Nishizawa et al.: "Low-temperature resistance of higher plants is significantly enhanced by a nonspecific cyanobacterial desaturase." Nature Biotech.14. 1003-1006 (1996)

[Publications] Malakhov et al.: "The coxD gene for heme O synthase in Synechocystis." Biochim.Biophys.Acta. 1273. 84-86 (1996)

[Publications] Mustardy et al.: "Immunocytochemical localization of acyl-lipid desaturases in cyanobacterial cells : Evidence that both thylakoid membranes and cytoplasmic membranes are sites of lipid desaturation." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 93. 10524-10527 (1996)

[Publications] Nishida et al.: "Cloning of Brassica napus CTP : phosphocholine cytidylyltransferase cDNAs by complementation in a yeast cct mutant." Plant Mol.Biol.31. 205-211 (1996)

[Publications] Tasaka et al.: "Targeted mutagenesis of acyl-lipid desaturases in Synechocystis : Evidence for the important roles of polyunsaturated membrane lipids in growth,respiration and photosynthesis." EMBOJ.15. 6416-6425 (1996)

[Publications] Nishida and Murata: "Chilling sensitivity in plants and cyanobacteria : The crucial contribution of membrane lipids." Annu.Rev.Plant Physiol.Plant Mol.Biol.47. 541-568 (1996)

[Publications] Deshnium et al.: "The action in vivo of glycine betaine in enhancement of tolerance of Synechoccus sp. PCC 7942 to low temperature." J.Bacteriol.179. 339-344 (1997)

[Publications] Hayashi et al.: "Transformation of Arabidopsis thaliana with the codA gene for choline oxidase ; accumulation of glycinebetaine and enhanced tolerance to salt and cold stress." Plant j.(印刷中).

[Publications] Murata et al.: "γ-Linolenic Acid : Metabolism and Its Roles in Nutrition and Medicine" Y.S.Huang and D.E.Mills,eds.,AOCS Press (Champaign.Illinois), 319 (1996)

村田紀夫岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (90011569)