マメ科植物における共生特異的代謝系遺伝子群の形質転換ミヤコグサを用いた機能解析

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16580047
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 田島 茂行 香川大学, 農学部, 教授 (50116894)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東江 美加 (野村 美加) 香川大学, 農学部, 助教授 (50294749)
• Keywords: ミヤコグサ / SNARE / SNARE / 形質転換

Research Abstract

根粒細胞内オルガネラへのタンパク輸送を司るSNARE (Solble NSF attachment protein receptor)遺伝子解析を行った。Sn6遺伝子は根粒形成過程で発現が増加する遺伝子として着目している。この遺伝子の発現を抑制させた形質転換体は、非形質転換体に比べ根粒数が減少していた。根粒の形態を観察するとアンチセンス形質転換体の根粒は皮層細胞部分で互いに連結した根粒がみられた。In situハイブリダイゼーションの結果、Sn6遺伝子は根粒原基先端あるいは根粒を取り囲む皮層周辺の細胞で発現していた。以上の結果、Sn6タンパク質は根粒皮層形成に重要な働きをしていることを示唆する。
根粒で発現している炭素代謝関連酵素(PEPC:ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ)を欠損させた形質転換体(Asppc)を作製した。Asppc個体は根粒を着生したが窒素固定能の減少がみられた。バクテロイドの呼吸基質として知られているリンゴ酸・コハク酸の蓄積量が非形質転換体に比べAsppc個体で減少しており、PEPC酵素がバクテロイドへの炭素代謝に重要な機能をしていることを示唆している。さらにAsppc根粒ではAsn, Gln, Aspの蓄積量が減少していた。ミヤコグサは固定窒素をAsn, Glnというアミドの形で地上部へ転流していることから、根粒内のCNバランスを保つためにも重要な酵素であると考えられる。
ラット由来6種類のプロテインキナーゼ(PK)を認識する特異抗体を用いてタンパク質ミヤコグサ根粒cDNAライブラリーから8種のPKをスクリーニングした。これら遺伝子の機能を調べるためにRNAi手法を用いた形質転換体の作成を行った。その結果、8種類のコンストラクトのうち、5種類のコンストラクトで平均20ラインの植物においてT1種子を採取することができた。

Research Products

• [Journal Article] Expression cloning of a variety of novel protein kinase in Lotus japonicus. (2005)
  • Author(s): Kameshita, I., Nishida, T., Nakamura, S., Sugiyama, Y., Sueyoshi, N., Umehara, Y., Nomura, M., Tajima, S.
  • Journal Title: J. Biochemistry 137 Pages: 33-39