グルタミン合成酵素の高度発現能を有するイネの育成

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01860003
• 研究機関: 京都府立大学
• 研究代表者: 竹葉 剛 京都府立大学, 生活科学部, 助教授 (10046500)
• 研究分担者: 佐藤 光 九州大学, 農学部, 助教授 (70128031)
• キーワード: グルタミン合成酵素 / イネ / 除草剤耐性 / トランスジェニック・タバコ / 根 / 葉 / 葉緑体局在 / トランスジェニック・イネ

研究概要

1)本研究では、イネのグルタミン合成酵素(GS)遺伝子の発現調節機構を解明するための基礎的研究と、GS遺伝子をイネに導入し、GSを高度に発現するイネを創り、窒素吸収能および除草剤耐性能を高めること、を主な目的とした。
2)GS遺伝子の発現調節に関するでは、葉cytosol型、および葉緑体局在型のGS遺伝子のプロモーターを取り出し、GUS遺伝子をレポーター遺伝子として、タバコに遺伝子導入し、得られたトランスジェニックタバコを用いて、GUS遺伝子の発現様式を調べた。その結果、これらGS遺伝子のプロモーターには、には、根と葉とを区別する調節領域と、基質であるアンモニアに応答して発現する領域とが含まれていることが判明した。根cytosol型のプロモーターについては、現在調べている。
3)イネのGS遺伝子を増幅させる方法として、GS遺伝子(cDNAまたはgenomic gene)をイネのプロトプラストに導入する方法、および、イネ胚の人為的突然変異体のなかから、GS活性阻害剤であるphosphinothricin(PPT)抵抗性株を選抜する方法、を用いて研究をすすめたが、結果として、後者のPPT抵抗性株を選抜する方法では、GS活性の増大した株を選抜することはできなかった。前者の、GS遺伝子を導入する方法により、多くのトランスジェニック・イネをつくり、その中には、GS活性が数培にもたっする株も得られている。現在、これらの株について、成育試験を行っている。
4)上記のGS遺伝子としては、根および葉のcytosol型であるGS1遺伝子のcDNAを用いたが、本研究ならびに他の研究者の研究により、植物における窒素同化の主経路は、葉緑体局在型のGS2が担うことが明らかとなったので、現在、GS2cDNAの遺伝子導入を行っている。

研究成果

• [文献書誌] Sakamoto,A.,Ogawa,M.,Masumura,T.,Shibata,D.,Tanaka,K.,Takeba,G.: "Three cDNA sequences coding for glutamine synthetase Polypeptides in Oryza sativa L." Plant Mol.Biol.13. 611-614 (1989)
• [文献書誌] Sakamoto,A.,Takeba,G.,Shibata,D.,Tanaka,K.: "Phytochrome-mediated activation of the gene for cytosolic glutamine-synthetase(GS1)gene during imbibition of photosensitive lettuce seeds." Plant Mol.Biol.15. 317-323 (1990)
• [文献書誌] Sakamoto,A.,Takeba,G.,Tanaka,K.: "Synthesis de novo of glutamine synthetase in the embryonic axis,closely related to the germination of lettuce seeds." Plant Cell Physiol.31. 677-682 (1990)
• [文献書誌] Takeba,G.: "Inhibition of germination of photosensitive lettuce seeds by phenylmethyl fluorude,an inhibitor of proteases." Plant Cell Physiol.31. 90-107 (1990)
• [文献書誌] Kozaki,A.,Sakamoto,A.,Tanaka,K.,Takeba,G.: "Promoter of glutamine-synthetase gene from rice shows organ-specific and substrate-induced expression in transgenic tobacco plants." Plant Cell Physiol.32. 353-358 (1991)
• [文献書誌] Kozaki,A.,Sakamoto,A.,Takeba,G.: "The promoter of the gene for plastidic glutamine synthetase(GS2)from rice is developmentally regulated and exhibits substrate-induced expression in transgenic tobacco plants." Plant Cell Physiol.33(3). (1992)