植物利用型有用タンパク質生産における環境制御：生理学と工学の両面からのアプローチ

植物性有用蛋白质生产中的环境控制：生理学和工程学的方法

基本信息

批准号：
21H02313
负责人：
松田怜
金额：
$ 10.9万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は、（1）遺伝子導入後の気温が植物体に生じるストレスの程度および有用タンパク質含量に及ぼす影響の検討、（2）遺伝子導入時の植物の状態が導入後の有用タンパク質生産量に及ぼす影響、および（3）緑色蛍光タンパク質（GFP）を用いた目的タンパク質含量リアルタイムモニタリング、を実施した。（1）では、有用タンパク質としてインフルエンザヘマグルチニン（HA）を用いて、遺伝子導入後の気温がベクター導入および外来タンパク質の過剰発現に起因すると推察される葉の壊死の程度、およびHAの生合成・分解に関わると推定される各種遺伝子の転写産物レベルの経時変化を調べた。mRNAレベルの定量評価にはRT-qPCR法によるΔΔCq法を採用した。高温条件では、小胞体ストレスによって葉の壊死が生じ、これによってHAの分解が促進され、葉HA含量の経時変化パターンが低温条件とは異なるものとなったと推察された。（2）では、遺伝子導入前栽培を温室（太陽光下）またはチャンバー（人工光下）で行なった場合の、導入後のHA生産性を比較したデータを詳細に解析した。温室条件では、おもに日積算PPFDの季節変動により、遺伝子導入時の植物バイオマス（および含有資源量）等の生産バッチ間変動がチャンバー条件よりも大きいことにより、株あたりHA生産量のバッチ間変動も大きくなることを示した。（3）では、昨年度に開発したGFPのリアルタイムモニタリングシステムのプロトタイプを用いて、遺伝子導入後の気温が葉GFP含量の経時変化に及ぼす影響を非破壊で評価した。遺伝子導入後の気温によって葉GFP含量がピークに達するまでの日数が異なることを明らかにするとともに、個体あたりの目的タンパク質含量の環境要素応答を評価する上では、葉位別の目的タンパク質含量の把握が重要であることが示された。

今年，我们将（1）研究基因导入后的温度对植物中发生的胁迫程度和有用蛋白质含量的影响；（2）基因导入时的植物条件对植物中有用蛋白质含量的影响；引入后产生的有用蛋白质，以及（3）使用绿色荧光蛋白（GFP）实时监测目标蛋白质含量。在(1)中，使用流感血凝素(HA)作为有用蛋白，并使用基因导入后的温度来确定叶片坏死的程度，推测其是由载体导入和外源蛋白的过度表达引起的，并且我们研究了推测涉及的各种基因的转录水平随时间的变化。使用RT-qPCR的ΔΔCq方法用于定量评估mRNA水平。高温条件下，内质网应激导致叶片坏死，促进透明质酸分解，导致叶片透明质酸含量随时间的变化规律与低温条件下不同。在(2)中，我们详细分析了在温室（阳光下）或室内（人造光下）进行基因导入前的培养时比较基因导入后的HA生产力的数据。在温室条件下，基因导入过程中植物生物量（和资源含量）的批次间波动大于室条件下，主要是由于日累积PPFD的季节性波动以及单株HA产量的批次间波动事实证明它会变得更大。在(3)中，我们使用去年开发的GFP实时监测系统原型来无损评估基因导入后温度对叶片GFP含量随时间变化的影响。除了阐明叶片 GFP 含量达到峰值所需的天数根据基因导入后的温度而变化之外，了解叶片位置的目标蛋白含量也很重要，以便评估目标蛋白的响应个人的含量对环境因素很重要。