好冷性藻類の遺伝子を利用した植物の高温検知機構の解明と高温耐性化の試み

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08554034
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 林 秀則 愛媛大学, 理学部, 教授 (60124682)
• 研究分担者: 奥山 英登志 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 助教授 (90125295)
• キーワード: 高温耐性 / 熱変性 / 遺伝子組替え / 熱ショックタンパク質 / 好冷性細菌

研究概要

本研究では植物の高温耐性および高温検知機構の解明を目的として、通常の植物の生育温度(10〜30℃)で変性し、かつ熱ショックタンパク質と相互作用するタンパク質を検索し、それらの遺伝子をラン藻や植物に導入して、通常の生育温度で熱ショックタンパク質を大量に発現する形質転換体の作製を試みる。この目的のためには低温で変性するタンパク質が必要となる。低温環境で生育する好冷性細菌の最適生育温度は0〜15℃であり、このような好冷性生物の酵素は、一般的な生物の酵素よりも低い温度で変性する可能性がある。好冷性生物としてハプト藻B株とVibrio sp.strain ABE-1を選び、これまでに6種類の遺伝子を単離した。その中で、Vibrio sp.strain ABE-1 isocitrate dehydrogenaseに関しては、発現させたタンパク質の熱変性温度が、通常のタンパク質と同様に40℃付近に熱変性温度を持つために、低温で変性するタンパク質ではないことが明らかとなった。一方ハプト藻B株のribosoimal proteinに関しては、既知のタンパク質とのアミノ酸配列の比較により、比較した生物間で完全に一致しているアミノ酸残基の割合が低いために、低温で変性をするタンパク質であることが期待できる。またこれと平行してラン藻における外来性タンパク質発現系を作製し、高等植物の熱ショツクタンパク質をラン藻において発現させ、その光合成活性の高温耐性を、本年度購入した酸素電極制御装置によって測定した。

研究成果

• [文献書誌] Nishiyama,Y: "Thermal Protection of the oxygen-evolving machinery by PsbU,and extrinsic protein of photosystem II in Synechococcus sp.PCC 7002." Plant Physiol.in press (1998)
• [文献書誌] Alia: "Transformation with a gene for choline oxidase enhances the cold tolerance of arabidopsis during germination and early growth." Plant Cell Environ.in press (1998)
• [文献書誌] Hayashi,H.: "Transformation of Arabidopsis thaliana with the codA gene for choline oxidase;accumulation of glycinebetaine and enhanced tolerance to salt and cold stress" The Plant Journal. 12. 133-142 (1997)
• [文献書誌] Lee,C.B.: "Stabilization by glycinebetaine of photosynthetic oxygen evolution by thylakoid membranes from Synechococcus PCC7002" Mol.Cells. 7. 296-299 (1997)
• [文献書誌] Hayashi,H.: "Genetically engineered enhancement of salt stress in higher plants in "Stress Responses of Photosynthetic Organisms,K.Satoh and N.Murata eds."" Elsevier Science Publishers, 15(259) (1997)