イネのグルタミン酸合成酵素群の窒素代謝における役割の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13760046
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 早川 俊彦 東北大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (60261492)
• Keywords: アンモニア / イネ / 窒素転流 / HADH依存性グルタミン酸合成酵素

Research Abstract

1)イネNADH-GOGAT遺伝子の発現調節機構のイネ形質転換体を用いた解析
イネNADH-GOGAT遺伝子の上流域配列は、外来窒素に応答した発現と時期・組織特異的な発現を制御するプロモーター領域を含む。イネ形質転換体群を用いた5'-欠失変異プロモーターの解析から、転写開始点を+1として、-142〜+23の約170塩基対の領域のみで、維管束組織特異的な発現を生じえることが判明した。さらに、この170塩基対の領域について、詳細にゲルシフト解析を行ったところ、この領域内のAATA配列とGGGACCG配列及びTGG反復配列が核タンパク質と相互作用しえることが確認された。現在、これらの配列を維管束組織特異的な発現を制御するシス配列候補とし、酵母のハイブリッドシステムを用いてトランス因子群の探索を試みている。
2)イネ形質転換体を用いたNADH-GOGATのイネにおける生理的機能の解析
NADH-GOGAT cDNAをセンス方向で導入し、人為的に同タンパク質含量を減少させたインド型イネ(カサラス)形質転換体後代においては、穎果一粒重の顕著な減少が認められた。この形質は稔実率の低下に起因することも判明した。また、イネNADH-GOGATプロモーター・レポーターキメラ遺伝子を導入したイネ形質転換体の解析から、イネ花粉においても同プロモーター活性が発現する結果を得た。そこで、NADH-GOGATアンチセンスcDNAをシングルコピーで有すホモ形質転換後代の葯を用い、イネ生殖器官(葯・雌ずい)で発現する遺伝子群に対するマイクロアレイ解析を行った。この結果、NADH-GOGATの減少が、花粉管伸長に関与する遺伝子群の発現に影響を及ぼすことが判明した。これらの結果は、NADH-GOGATが、イネの生長のみならず生殖においても重要であることを示唆した。

Research Products

• [Publications] Tomoyuki Yamaya: "Genetic manipulation and quantitative-trait loci mapping for nitrogen recycling in rice"J. Experimental Botany. 53・370. 917-925 (2002)
• [Publications] Arata Suenaga: "Constitutive Expression of a Novel-Type Ammonium Transporter OsAMT2 in Rice Plants"Plant Cell Physiol. 44・2. 206-211 (2003)
• [Publications] Toshihiko Hayakawa: "Organization and structure of ferredoxin-dependent glutamate synthase gene and intracellular localization of the enzyme protein in rice plants"Plant Biotechnology. 20・1. 43-55 (2003)