アルカリ性塩類耐性極強野生植物において耐性機構に関連する遺伝子の同定

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18658001
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高野 哲夫 東京大学, アジア生物資源環境研究センター, 准教授 (30183057)
• キーワード: アルカリ性土壌 / 耐塩性機構 / マイクロアレイ / 耐性植物 / ストレス耐性 / トランスポーター / アンチポーター / ナトリウム

研究概要

前年度の研究の結果、中国東北部のアルカリ塩類集積土壌に野生するPuccinellia tenuifloraおよびChloris virgataにおける高度の耐塩性機構に関与する事が予想された遺伝子について詳細な解析を行った.特に、Na+/H+アンチポーター(NHA、 NHX)、カリウムトランスポーター(HKT)、細胞膜PMP3タンパク質(PMP3)、DREBタンパク質およびカリウムチャンネルの遺伝子(cDNA)の全長を単離し、解析した.最初にそれぞれの遺伝子の環境ストレスに対する発現応答について調べた.多くの遺伝子は環境ストレス処理に応答して発現が変化する事から、ストレスに対する植物の応答に関与する事が考えられた.次にそれらの遺伝子を酵母発現用のベクターに組み込みこんだプラスミドを構築し、酵母(Saccharomyces cerevisiae)に導入した.その結果、酵母でそれらの遺伝子を高発現させる事により、酵母のストレス耐性(塩、高浸透圧等)が向上する事が明らかになった.そこで、それらの遺伝子をpBI121ベクターのCaMV35Sプロモーターの下流に挿入した植物形質転換用プラスミドを構築し、アグロバクテリウムを介してシロイヌナズナ(系統:Columbia)に導入した.その結果、ほとんどの形質転換シロイヌナズナの耐塩性、高浸透圧耐性、活性酸素発生薬品耐性、低温耐性、乾燥耐性が向上する事が確認できた.またNHAとNHXについてはpActNOSベクターのイネアクチンプロモーターの下流に遺伝子を挿入したプラスミドを構築し、イネ(品種:日本晴)に導入した.形質転換イネの耐塩性について現在解析を進めている.

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of two plasma membrane protein 3 genes (PutPMP3) from alkali grass, Puccinellia tenuiflora, and functional comparison with homologues OsLti6a/b from rice. (2008)
  • 著者名/発表者名: Zhang, C., Nishiuchi, S., Liu, S. and Takano, T.
  • 雑誌名: Biochemisly and Molecular Biology Reports 掲載確定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning and functional comparison of a high-affinity K+transporter gene PhaHKT1 of salt-tolerant and salt-sensitive reed plants. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, R., Liu, S., Takano, T.
  • 雑誌名: J.Exp. Bot. 58 ページ: 4387-4395.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning and functional analysis of the K+transporter PhaHAK2 from salt-sensitive and salt-tolerant reed plants. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, R., Nishio, T., Ichizen, N. and Takano, T.
  • 雑誌名: Biothechnology Letters 29 ページ: 501-506.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Salt-tolerant reed plants contain lower Na+ and higher K+ than salt-sensitive reed plants. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, R., Nishio, T., Ichizen, N. and Takano, T.
  • 雑誌名: Acta Physiologiae Plantarum. 29 ページ: 431-138.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on the tolerance mechanism of alkaline soil-tolerant wild plants. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takano, T., Zhang, X., Liu, S.
  • 雑誌名: Molecular Plant Breeding 5 ページ: 292
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-affinity K+ transporter PhaHAK5 is expressed only in salt-sensitive reed plants and shows Na+ permeabnity under NaCl stress. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, R., Nishio, T., Ichizen, N. and Takano, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Reports 26 ページ: 1673-1679.
  • 査読あり
• [学会発表] Functional analysis of a stress-induced PutDREB gene from the alkali grass, Puccinellia tenuiflora. (2008)
  • 著者名/発表者名: Zhang, C., Liu, S. and Takano, T.
  • 学会等名: 平成20年度日本育種学会春季大会
  • 発表場所: 明治大学、川崎
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] Cloning of a gene for K+channel β subunit, KputB1, from Puccinellia tenuiflora and its expression characterization. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ardie, S., Nishiuchi, S., Liu, S. and Takano, T.
  • 学会等名: 平成20年度日本育種学会春季大会
  • 発表場所: 明治大学、川崎
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] Isolation and functional analysis of plasma membrane protein 3 (PMP3) genes in Puccinellia tenuiflora. (2007)
  • 著者名/発表者名: Zhang, C., and Takano, T.
  • 学会等名: 平成19年度日本育種学会秋季大会
  • 発表場所: 山形大学、鶴岡
  • 年月日: 2007-09-23
• [学会発表] Cloning and functional analysis of the K+ transporter, PutHKT1, from a salt tolerant plant puccinellia tenuiflora. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ardie, S., Xie, R., Takahashi, R., Abe, N., Liu, S. and Takano,
  • 学会等名: 平成19年度日本育種学会秋季大会
  • 発表場所: 山形大学、鶴岡
  • 年月日: 2007-09-23
• [学会発表] Cloning and characterization of plasma membrane H+-ATPase (PMA) genes from salt-tolerant plants Puccinellia tenuiflora and Chloris virgata. (2007)
  • 著者名/発表者名: Zhang, X., Liu, S. and Takano, T.
  • 学会等名: 平成19年度日本育種学会秋季大会
  • 発表場所: 山形大学、鶴岡
  • 年月日: 2007-09-23