| 研究概要 |
高等植物が合成するデンプンは,人類にとって高度に利用可能なバイオマス資源であり,カロリー源としてだけでなく各種産業の原材料として実際に利用されている重要な化合物である.同化デンプン蓄積量と光合成能の間に正の相関が見られることから,同化デンプン合成能の強化は光合成能のみならず,植物の生長や生産性の向上をもたらすことが期待される.本研究では,デンプン生合成に関与する酵素,特にADP-glucose pyrophosphorylase(AGPase)の機能を利用し,植物同化デンプン代謝能の改変と最終的な植物生産性の向上を目指した.
1.シロイヌナズナ同化デンプン蓄積量の制御
植物のAGPaseはデンプン合成におけるグルコースポリマー供与体であるADP-glucoseを供給する酵素であり,そのアロステリック調節は同化デンプン合成速度を左右する因子の一つと考えられている.本研究では,既知アロステリック分子に非感受性のBacillus stearothermophillus AGPaseを,ロゼット葉AGPaseを欠損したシロイヌナズナ変異株で発現させた.得られた形質転換植物のロゼット葉におけるAGPase活性ならびに同化デンプン蓄積量は,野生型株と同程度までしか回復せず,導入AGPaseの発現効率が低い,あるいはB.stearothermophillus AGPaseが植物中で未知のアロステリック制御を受けると考えられた.
2.イネAGPaseサブユニット遺伝子ならびにADPglucoseトランスポーター遺伝子の発現制御
AGPase遺伝子の機能改変による同化デンプン蓄積量の増加をイネに適応するために,イネデーターベース上の6種のAGPase遺伝子の発現を詳細に解析し,各器官の主たるAGPaseを同定した.胚乳細胞および培養細胞では一つの遺伝子が選択的スプライシングを介した2種のタンパク質を与え,それぞれ細胞質とアミロプラストに局在すると考えられた.また,細胞質からアミロプラストへ基質ADPglucoseを輸送するトランスポーターの候補遺伝子の発現も解析し,胚乳細胞特異的であることを明らかにした.
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