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 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16580047
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 香川大学
• 研究代表者: 田島 茂行 香川大学, 農学部, 教授 (50116894)
• 研究分担者: 東江 美加 (野村 美加) 香川大学, 農学部, 助教授 (50294749)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• キーワード: ミヤコグサ / SNARE / PEPC / プロテインキナーゼ / 形質転換 / 根粒 / PEPC / C / N metabolism

研究概要

ダイズ根粒バクテロイド発現タンパク質の経時的変化を調べるため、ダイズに根粒菌を感染後3週間、7週間目の根粒からバクテロイドを抽出し二次元電気泳動後、PMF法によりタンパク質の同定を行い、発現時期に応じてクラスター化を行った。
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。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。
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いT1種子を採取することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Expression cloning of a variety of novel protein kinase in Lotus japonicus. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kameshita, I, Nishida, T, Nakamura, S, Sugiyama, Y, Sueyoshi, N, Umehara, Y, Nomura, M, Tajima,S.
  • 雑誌名: J.Biochemistry 137 ページ: 33-39
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Expression cloning of a variety of novel protein kinase in Lotus japonicus. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kameshita, I., Nishida, T., Nakamura, S., Sugiyama, Y., Sueyoshi, N., Umehara, Y., Nomura, M., Tajima, S.
  • 雑誌名: J.Biochemistry 137 ページ: 33-39
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Proteomic analysis on symbiotic differentiation of mitochondria in soybean nobules. (2004)
  • 著者名/発表者名: Le Thi-Phong Hoa, Nomura, M, Tajima, S, 他2名
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 45 ページ: 300-308
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Characterization of bacteroid proteins in soybean nodules formed with Bradyrihizobium japonicum USDA110. (2004)
  • 著者名/発表者名: Le Thi-PhongHoa, Mika Nomura, Shigeyuki Tajima
  • 雑誌名: Microbes and Environments 19 ページ: 71-75
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Expression islands clustered on symbiosis island of Mesorhizobium loti genome. (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Tajima, M.nomura, A.Suzuki, Y.Shinoda K.Shioya, M.Abe, K.Mi namisawa 他16名
  • 雑誌名: J. Bacteriology 186 ページ: 2439-2446
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Large scale analysis of gene expression profiles during early stages of root nobule formation in model legume, Lotus japonicus (2004)
  • 著者名/発表者名: Kouchi, H, Tajima, S, 他15名
  • 雑誌名: DNA research 11 ページ: 263-274
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ureide biosynthesis in legume nodules (2004)
  • 著者名/発表者名: Tajima, S, Nomura, M, Kouchi, H.
  • 雑誌名: Frontiers in bioscience 9 ページ: 1374-1381
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Proteomic analysis on symbiotic differentiation of mitochondria in soybean nodules. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hoa, L.T.-P., Nomura, M., Kajiwara, H., Day, D.A., Tajima, S.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiol. 45,3 ページ: 300-308
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characterization of bacteroid proteins in soybean nodules formed with Bradyrihizobium japonicum USDA110. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hoa, L.T-P., Nomura, M., Tajima, S.
  • 雑誌名: Microbes and Environments. 19,1 ページ: 71-75
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Expression islands clustered on symbiosis island of Mesorhizobium loti genome. (2004)
  • 著者名/発表者名: Uchiumi, T., Owada, T., Itakura, M., Mitsui, Nukui, N., Dawadi, P., Kaneko, T., Yokoyama, T., Tejima, K., Saeki, K., Oomori, H., Hayashi, M., Maekawa, T., Sriprang, R., Murooka, Y., Tajima, S., Shimomura, K., Nomura, M., Suzuki, A., Shimoda, Y., Shioya, K., Abe, M., Minamisawa, K.
  • 雑誌名: J.Bacteriology 186,8 ページ: 2439-2448
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Large scale analysis of gene expression profiles during early stages of root nodule formation in model legume, Lotus japonicus (2004)
  • 著者名/発表者名: Kouchi, H., Tajima, S.etc
  • 雑誌名: DNA research 11 ページ: 263-274
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ureide biosynthesis in legume nodules. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Tajima, Mika Nomura, Hiroshi Kouchi
  • 雑誌名: Frontiers in Bioscience 9 ページ: 1374-1381
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より