イネの紫外線抵抗性と感受性品種間におけるピリミジンダイマー光修復酵素の構造の違い

抗紫外线和敏感水稻品种嘧啶二聚体光修复酶结构的差异

• 批准号: 12760224
• 负责人: 日出間 純
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12760224/
• 关键词: 紫外線B; イネ; 光修復酵素; シクロブタン型ピリミジンダイマー; 紫外線耐性機構; 光修復酵素遺伝子; シングルフラッシュ法

以下に平成13年度の課題とその成果について記す。(1)紫外線抵抗性イネ品種(ササニシキ)からの光修復酵素遺伝子の単離---イネ紫外線抵抗性品種ササニシキのcDNAから、光修復酵素をコードする遺伝子のクローニングに世界で初めて成功し、光修復酵素遺伝子の全塩基配列、並びに推定アミノ酸配列を決定した(投稿準備中)。また獲得した遺伝子を、光修復活性を欠損している大腸菌を用いて、GST-fusion系で大量発現させてタンパク質を精製したところ、シクロブタン型ピリミジンダイマーを特異的に修復する活性を有していることを確認した。なお、本研究成果については、現在特許出願中(特願2001-320138)である。(2)紫外線抵抗性・感受性イネ品種間での、光修複酵素遺伝子のアミノ酸配列の比較と変異部位の決定---抵抗性品種ササニシキとササシグレ、および感受性品種農林1号とハツニシキ4品種の光修復酵素遺伝子の配列をダイレクトシークエンス法により決定し、推定アミノ酸配列を比較した。その結果、抵抗性の2品種は、126番目のアミノ酸残基がグルタミン、感受性の2品種ではアルギニンであることが分かり、この1アミノ酸の違いから酵素活性に違いが生じている可能性が考えられた。また、現在インド型品種で紫外線抵抗性の異なるイネ品種Marich-bati(抵抗性)とSurjamkhi(感受性)の光修復酵素遺伝子の塩基配列の比較を行っている。(3)抵抗性品種ササニシキ、および感受性品種農林1号の、光修複酵素の特性について---ササニシキからクローニングした遺伝子を、GST-fusion系で大量発現させてタンパク質を精製し、その遺伝子産物の酵素的性質を調べた。本酵素の吸収スペクトル、および蛍光スペクトルを測定した結果、本酵素が持つ2つの光受容体の一つはFADであることがわかった。なお、もう一つの光受容体の同定はできなかった。現在、農林1号からクローニングした遺伝子の遺伝子産物の精製を行っており、精製され次第、光受容体の同定、および酵素活性の比較を行う予定である。

以下是 2001 年的挑战和成果。 (1)从抗紫外线水稻品种(笹锦)中分离光修复酶基因——世界首次从抗紫外线水稻品种的cDNA中成功克隆了编码光修复酶的基因Sasanishiki.修复酶基因的完整核苷酸序列和推导的氨基酸序列已确定（准备提交）。此外，当使用缺乏光修复活性的大肠杆菌在GST融合系统中大量表达获得的基因并纯化蛋白质时，发现其具有特异性修复环丁烷型嘧啶二聚体的活性。那。该研究成果目前正在申请专利（专利申请号：2001-320138）。 (2) 抗紫外线和敏感水稻品种——抗性品种笹锦和笹时雨，与光敏感品种农林1号和初锦4号品种的光修复酶基因氨基酸序列比较及突变位点测定通过直接测序确定修复酶基因，并与预测的氨基酸序列进行比较。结果发现，两个抗性品种的126位氨基酸残基是谷氨酰胺，两个感病品种的126位氨基酸残基是精氨酸，提示酶活性的差异可能就是由于这一氨基酸的差异造成的。塔。此外，我们目前正在比较Marich-bati（抗性）和Surjamkhi（敏感）水稻品种的光修复酶基因的核苷酸序列，这两个品种是具有不同抗紫外线能力的印度型品种。 (3)关于抗性品种笹锦和感病品种农林1号的光修复酶特性——从笹锦克隆的基因在GST-融合系统中大量表达，纯化蛋白质，研究了基因产物的酶学特性。测量该酶的吸收光谱和荧光光谱的结果发现，该酶具有的两个光感受器之一是FAD。然而，无法识别另一个光感受器。我们目前正在纯化诺林1号克隆基因的基因产物，纯化后，我们计划鉴定光感受器并比较酶活性。

项目成果

P.V.Bennet: "Isolation of high molecular length DNA : Alfalfa, Pea, Rice, Sorghum, Soybean and Spinach."Crop science. 41. 167-172 (2001)

P.V.Bennet：“高分子长度 DNA 的分离：苜蓿、豌豆、水稻、高粱、大豆和菠菜。”作物科学。

J.Hidema: "Mechanisms of UVB-resistance in rice : Cultivar differences in the sensitivity to UVB radiation in rice."Gamma Field Symposia. 39(In press). (2001)

J.Hidema：“水稻抗 UVB 的机制：水稻对 UVB 辐射敏感性的品种差异。”伽马场研讨会。

J.Hidema: "Mechanisms or UVB-resistance in rice : differences in the sensitivity to UVB radiation in rice"Gamma Field Symposia. 39. 33-44 (2001)

J.Hidema：“水稻的 UVB 抗性机制：水稻对 UVB 辐射的敏感性差异”伽玛场研讨会。

日出間 純: "総説「イネの紫外線感受性とピリミジン二量体光回復酵素」"放射線生物研究(ISSN 0441-747X). 36. 264-278 (2001)

Jun Hidema：“回顾‘水稻中的紫外线敏感性和嘧啶二聚体光再激活酶’”放射生物学研究 (ISSN 0441-747X) 36. 264-278 (2001)。

J.Hidema: "UV radiation-sensitive Norin I rice contains defective cyclobutane pyrimidine dimer photolyase."The Plant Cell. 12. 1569-1578 (2000)

J.Hidema：“对紫外线辐射敏感的 Norin I 稻米含有有缺陷的环丁烷嘧啶二聚体光裂合酶。”《植物细胞》。