2005 Fiscal Year Annual Research Report
植物・ラン藻のグリシンベタインの合成・輸送・蓄積の分子機構
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16370028
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
高倍 昭洋 名城大学, 総合研究所, 教授 (80097766)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 義人 名城大学, 理工学部, 助教授 (10247679)
日比野 隆 名城大学, 理工学部, 助教授 (70218741)
中村 辰之介 新潟薬科大学, 薬学部, 教授 (20114308)
四方 正光 島津製作所, 分析計測事業部ジェノミックリサーチ室, 副主任研究員 (20374126)
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| Keywords | 環境 / 食糧 / 塩ストレス / グリシンベタイン / 遺伝子工学 / 植物 / 耐塩性ラン藻 / 輸送 |
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| Research Abstract |
植物をはじめ多くの生物は、様々なストレスに曝されると、グリシンベタイン(ベタイン)などの適合溶質を蓄積して蛋白質、核酸の失活を防止することが知られている。本研究では、植物・ラン藻のベタインの合成・輸送・蓄積の分子機構を明らかにすることを目的としている。最近、私達が見い出したグリシンの3段階のメチル化によるベタイン合成経路の有用性について検討した。その結果、コリンの酸化酵素遺伝子を発現させたものよりは、より強い耐塩性の付与が見られることが明らかになった。
ベタインの蓄積はナトリウムイオンの蓄積と密接に関係する。植物の場合、Na+^/H^+アンチポーターがNa^+の動態に重要な役割りを果たす。植物のNa^+/H^+アンチポーターは、NhaP(CPA1型、細胞質膜に局在するSOS1および液泡膜のNHX1が属する)、NapA(CPA2型)、NhaD型が存在すると予想されている。そこで、機能のわからないNapAタイプアンチポーターについて検討した。耐塩性ラン藻がもつ2個のNapA1アンチポーターはアルカリ性で活性が高く、1つはNa^+/H^+アンチポーター、もう一つはNa^+/(H^+,K^+)アンチポーターとしてはたらくことが明らかになった。
カリウムイオンは細胞内に大量に存在し細胞の活性を阻害しないことから、浸透圧適合溶質としても働くと考えられていた。これまで、濃度勾配にしたがってK^+を細胞内へ排出するトランスポーターは知られていなかった。今回、K^+が細胞外に多量(過剰)に存在するストレス条件下で、VibrioのNhaP2アンチポーターが濃度勾配にしたがってK^+を細胞内へ排出することを見い出した。
ラン藻のNa^+/H^+アンチポーターをストレスに誘導されて根で特異的に発現するプロモーターを用いて、タバコの細胞質膜で発現させることを試みた。その結果、形質転換植物は塩ストレスにより耐性であることが明かとなった。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Genes for direct methylation of glycine provide high levels of glycinebetaine and abiotic-stress tolerance in Synechococcus and Arabidopsis2005
Author(s)
Waditee R, Bhuiyan MN, Rai V, Aoki K, Tanaka Y, Hibino T, Suzuki S, Takano J, Jagendorf AT, Takabe T, Takabe
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci U S A. 102
Pages: 1318-1323
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