高等植物における亜硝酸トランスポーターの発現量と無機窒素同化効率との関連

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13760052
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 杉浦 美羽 大阪府立大学, 農学生命科学研究科, 助手 (80312255)
• キーワード: 亜硝酸 / トランスポーター / 形質転換植物 / イネ / タバコ / キュウリ / アンチセンス

研究概要

硝酸の還元同化過程において、亜硝酸の葉緑体への移行が遅いと硝酸の利用効率が落ち、また、組織中に蓄積した亜硝酸が植物に障害を引き起こして栽培を難しくする。本研究では、亜硝酸同化効率の低い栽培品種に他の植物由来の亜硝酸トランスポーターを形質導入して硝酸同化効率を改良すること、一方で同化効率の違いがトランスポーター分子の転写量の差に起因するものかを明らかにすることを目的として研究を行った。
まず、キュウリの亜硝酸トランスポーターcDNAを亜硝酸同化効率の低い栽培品種であるニホンバレに導入して、形質転換イネを作出した。それらを解析した結果、野生型およびコントロールの遺伝子組み換えイネに比べて硝酸同化能が高められていた。
また、タバコの亜硝酸トランスポーターcDNAをタバコゲノムからクローニングし、アンチセンスmRNAを発現させるように、タバコ植物を形質転換した。作出した形質転換タバコは、硝酸を窒素源とした培地で生育させると、それらの生育は大きく抑制され、葉はクロロシスを示した。アンモニアを窒素源とすると野生型と成長に違いは認められず、硝酸同化経路がアンチセンスmRNAの発現により阻害されることを明らかにした。
一方、ニホンバレよりクローニングした亜硝酸トランスポーター・ゲノムの部分塩基配列を参考にして、ニホンバレ、および、コシヒカリから亜硝酸トランスポーターcDNAを3'RACEと5'RACEによりクローニングを行った。期間内に全長の塩基配列の決定には至らなかったが、引き続き行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] Faller, P., Debus, R.J., Brettel, K., Sugiura, M., Rutherford, A.W., Boussac, A.: "Rapid formation of the stable tyrosyl radical in Photosystem II"Proceedings of National Academy of Science U.S.A.. 98. 14368-14373 (2001)
• [文献書誌] Noguchi, T., Sugiura, M: "Flash-induced Fourier transform in frared detection of the structural changes during the s-state cycle of the Oxygen-evoluring complex in photosystem II"Biochemistry. 40(6). 1497-1502 (2001)
• [文献書誌] Noguchi, T., Sugiura, M: "structure of an active water molecule in the water oxydizing complex of Photosystem II as studied by FTIR spectroscopy"Biochemistry. 39(36). 10943-10949 (2000)
• [文献書誌] Noguchi, T., Sugiura, M: "Flash-induced FTIR difference spectra of the water oxidizing complex in moderately hydrated Photosystem II core Films"Biochemistry. 41(7). 2322-2330 (2002)
• [文献書誌] Boussac, A., Sugiura, M., Inoue, Y., Rutherford, A.W.: "EPR Study of the Oxygen Evolving Complex in His-tagged Photosystem II from the Cyanobacterium Synechococcus elongatus"Biochemistry. 39. 13788-13799 (2000)