2001 年度実績報告書

イネ科植物における鉄獲得の分子機構

研究課題

研究課題/領域番号	12460030
研究機関	東京大学
研究代表者	西澤直子東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (70156066)
研究分担者	中西啓仁東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (80282698)
キーワード	鉄欠乏 / イネ科植物 / オオムギ / ムギネ酸類 / デオキシムギネ酸合成酵素 / アルドーケト還元酵素 / 鉄キレーター / ムギネ酸類生合成経路
研究概要	イネ科植物はムギネ酸類と総称されるキレーターを根から分泌して、三価の鉄を可溶化し、「鉄-ムギネ酸類」錯体として固有のトランスポーターにより吸収することによって必須元素である鉄を獲得する。ムギネ酸類は、メチオニンを出発として、S-アデノシルメチオニン、ニコチアナミン、ケト体、デオキシムギネ酸、ムギネ酸、その他のムギネ酸類の順に生合成される。ムギネ酸類生合成経路上の酵素遺伝子のうち、唯一単離されていなかったデオキシムギネ酸合成酵素遺伝子のオオムギからの単離を試みた。これまでの知見により、目的とする酵素は鉄欠乏誘導性のNAD(P)依存型還元酵素であることが明らかとなっている。そこで、この酵素がアルド・ケト還元酵素スーパーファミリーに属するものと仮定した。このファミリー内に存在するいくつかの保存されたアミノ酸配列のなかから2つの領域を選び、ディジェネレイトプライマーを設計してPCRを行った。得られたPCR断片のうち、鉄欠乏で誘導されるものをノーザン解析により選抜し、そのPCR断片を用いて鉄欠乏オオムギ根cDNAライブラリーから候補遺伝子のスクリーニングを行った。得られたcDNAクローンを酵母に導入して、そのタンパク質産物がデオキシムギネ酸合成酵素活性を持つことを検定した。その結果、2つのデオキシムギネ酸合成酵素遺伝子の単離に成功した。ノーザン解析により、これらの遺伝子はオオムギにおいて鉄欠乏に応答してその発現が上昇し、鉄添加によってその発現が抑制された。デオキシムギネ酸合成酵素遺伝子のクローニングの成功により、ムギネ酸合成経路上の酵素遺伝子がすべて単離されることとなった。

研究成果
(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] Negishi, et al.: "cDNA microarray analysis of gene expression during Fe-deficiency stress in barley suggests that polar transport of vesicles is implicated in phytosiderophore secretion in Fe-deficient barley roots"Plant Journal. (in press). (2002)
[文献書誌] Takahashi, et al.: "Enhanced tolerance of rice to low iron availability in alakaline soils using barley nicotianamine aminotransferase genes"Nature Biotechnology. 19. 466-469 (2001)
[文献書誌] Higuchi, et al.: "Nicotianamine synthase gene expression differs in barley and rice under Fe-deficient conditions"Plant Journal. 25. 159-168 (2001)
[文献書誌] Higuchi, et al.: "The expression of a barley HvNAS1 nicotianamine synthase gene promoter-gus fusion gene in transgenic tobacco is induced by Fe-deficiency in roots"Bioscience Biotechnoogyl Biochemistry. 65. 1692-1696 (2001)
[文献書誌] Higuchi, et al.: "Analysis of transgenic rice containing barley nicotianamine synthase gene"Soil Science and Plant Nutrition. 47. 315-322 (2001)
[文献書誌] Kobayashi et al.: "In-vivo evidence that Ids3 from Hordeum vulgare encodes a dioxygenase deoxymugineic acid to mugineic acid in transgenic rice"Planta. 212. 864-871 (2001)

2001 年度 実績報告書

イネ科植物における鉄獲得の分子機構

研究代表者

西澤 直子 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (70156066)

研究成果

[文献書誌] Negishi, et al.: "cDNA microarray analysis of gene expression during Fe-deficiency stress in barley suggests that polar transport of vesicles is implicated in phytosiderophore secretion in Fe-deficient barley roots"Plant Journal. (in press). (2002)

[文献書誌] Takahashi, et al.: "Enhanced tolerance of rice to low iron availability in alakaline soils using barley nicotianamine aminotransferase genes"Nature Biotechnology. 19. 466-469 (2001)

[文献書誌] Higuchi, et al.: "Nicotianamine synthase gene expression differs in barley and rice under Fe-deficient conditions"Plant Journal. 25. 159-168 (2001)

[文献書誌] Higuchi, et al.: "The expression of a barley HvNAS1 nicotianamine synthase gene promoter-gus fusion gene in transgenic tobacco is induced by Fe-deficiency in roots"Bioscience Biotechnoogyl Biochemistry. 65. 1692-1696 (2001)

[文献書誌] Higuchi, et al.: "Analysis of transgenic rice containing barley nicotianamine synthase gene"Soil Science and Plant Nutrition. 47. 315-322 (2001)

[文献書誌] Kobayashi et al.: "In-vivo evidence that Ids3 from Hordeum vulgare encodes a dioxygenase deoxymugineic acid to mugineic acid in transgenic rice"Planta. 212. 864-871 (2001)

2001 年度実績報告書

西澤直子東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (70156066)