分子生物学的な根圏環境制御能強化による広域ストレス耐性向上に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13460029
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 大崎 満 北海道大学, 大学院・農学研究科, 教授 (60168903)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 俵谷 圭太郎 山形大学, 農学部, 助教授 (70179919) ; 松井 博和 北海道大学, 大学院・農学研究科, 教授 (90109504)
• Keywords: 広域ストレス / 根圏環境制御 / PEPC / 酸性フォスファターゼ / 菌根 / フィターゼ / 形質転換 / プロモーター

Research Abstract

1)イネにPEPC遺伝子を導入するために、アグロバクテリウム系で利用可能な遺伝子コンストラクトを作成した。そのうち、根でも高発現が見込まれるアクチン遺伝子のプロモーターにPEPCを付加したコンストラクトを用いて形質転換したイネについて、PEPC導入系統を選抜した。また、これまでに明らかになっていなかったタイプのイネPEPC遺伝子を新たに単離し、その機能の解析を行った。このPEPCはC3型で葉において特異的に発現されるタイプの遺伝子であり、根型のPEPCとの相同性は80%程度であった。
2)分泌性酸性フォスファターゼの分泌能が非常に高いルーピンにおいて単離された本酵素の遺伝子LASAP2全長を含む遺伝子コンストラクトを用いてイネの形質転換を行い、形質転換系統を選抜した。
3)新規にルーピンからフィターゼ遺伝子を単離した。そのアミノ酸配列からは分泌性タンパク質の特徴は確認されなかったが、フィチン態リン酸に特異的な酵素としての生理的機能を付与できる可能性を持つ遺伝子が単離された意義は大きい。
4)タマネギを3段階のリン濃度(0,0.1および8mgPL^<-1>)の培養液で水耕培養し、根の浸出物を回収した。浸出物をXAD-4樹脂を用いて疎水性画分と親水性画分に分けた。さらに疎水性画分をシリカゲルTLC、ODSTLCで分離し、画分B1(Rf:0.21)を得た。画分B1はGigaspora margaritaの外生菌糸の伸張と菌糸の分枝を促進した。分枝は2次から6次まで観察され、促進された分枝の8割以上は2次以降の分枝であった。これらのことからリン欠乏のタマネギ根の浸出物には菌糸の伸張と分岐を促進することより菌と宿主植物が根圏土壌中で接触する確率が高め、これにより菌根形成を促進していると考えられた。精製されたB1画分について各種機器分析を行なっている。

Research Products

• [Publications] Toshihiro Watanabe: "Influence of aluminum and phosphorus on growth and xylem sap composition in Melastoma malabathricum L"Plant and Soil. 237・1. 63-70 (2001)
• [Publications] Takuro Shinano: "Characteristics of phosphoenolpyruvate phosphatase purified from Allium cepa"Plant Science. 161・5. 861-869 (2001)
• [Publications] Susumu Hiraga: "A large family of Class III plant peroxidases"Plant Cell Physiology. 42・5. 462-468 (2001)
• [Publications] Jun Wasaki: "Secreted acid phosphatase is expressed in cluster roots of lupin in response to phosphorus deficiency"Plant and Soil. in press. (2002)