2015 Fiscal Year Annual Research Report
新規プロテオーム解析手法による根粒菌の窒素固定機構の解明とアンモニア生産への応用
| Project/Area Number |
14J01156
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
立上 陽平 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
|
| Keywords | アンモニア / 根粒菌 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
①M. lotiの転写因子による人工遺伝子発現制御
我々は、2つの転写因子nifA2, rpoN2を同時にIPTG誘導できるようにするため、lac promoterの下流にこれらの遺伝子を組み込みオペロン化し、その領域を組み込んだpLAFR1プラスミドを構築した。さらに窒素固定タンパク質ニトロゲナーゼの活性中心の合成に必要なホモクエン酸は、野生型のM. lotiでは合成されないため、ホモクエン酸シンターゼ遺伝子を土壌細菌Azotobacter vinelandiiからクローニングし、相同組換えによりM. lotiのゲノムに挿入した。
まず、我々は2つの転写因子を誘導的に発現できるようにするため、両転写因子遺伝子の上流にIPTG誘導可能なlac promoterを組み込んだ。これにより、2つの転写因子がIPTGにより発現誘導できることが示された。さらに、これらの転写因子により制御される窒素固定関連遺伝子群の発現も調べるため、プロテオーム解析を行った。すると、窒素固定に関わるnif遺伝子群のタンパク質が数多く同定された。これにより、M. lotiの窒素固定遺伝子が非共生状態でも誘導可能であることを示した。今後は、それらを用いて実際にアンモニア生産に適用させることを予定している。
②M. lotiの共生時特異的な植物ホルモンの生産
根粒菌のメタボローム解析の結果、根粒菌が植物ホルモンであるジベレリンを合成していることを発見した。加えて、各酵素群の機能解明を行い、合成経路を同定した。さらに、根粒菌のジベレリン合成遺伝子破壊株を用い、植物生理学的な実験を行った結果、根粒菌の合成するジベレリンが宿主植物の根粒数を負に制御することを見出した。現在はさらに解析を進め、根粒菌由来のジベレリンがどのようなシグナル伝達系で植物表現型に影響を与えているかを検証中である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、当初予定していたMesorhizobium lotiの転写因子制御による人工的遺伝子発現制御に関して、そのコンセプトの実証とM. loti変異株の構築に成功している。実際に窒素固定に関わる多くのタンパク質が発現できており、アンモニア生産への可能性を示すことができた。
更に、当初計画していた研究以外にも、M. lotiの合成する植物ホルモンの植物生理学的な機能の解明などの研究も進んでおり、当初予定していた以外の進捗があった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は当初の計画通り、本年度に構築したM. loti変異株を用いて、微生物によるアンモニア生産系を構築する予定である。
|
Research Products
(9 results)
