ゲノム編集ユーカリを用いた加水分解性タンニン生合成遺伝子の同定

使用基因组编辑的桉树鉴定可水解单宁生物合成基因

基本信息

批准号：
22H02391
负责人：
田原恒
金额：
$ 10.82万
依托单位：
Forest Research and Management Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ユーカリは、強酸性土壌で問題となるアルミニウム過剰害に極めて高い耐性を持つ。我々は、加水分解性タンニンが根の中でアルミニウムを無毒化するという新しいアルミニウム耐性機構をユーカリで発見している。この耐性機構を理解し応用するには、タンニンの生合成遺伝子が同定されている必要がある。本研究では、タンニン生合成の第3～第6段階の反応を触媒する酵素の遺伝子をユーカリで同定することを目的して、（1）候補遺伝子がコードするタンパク質をベンサミアナタバコや酵母で生産させ、試験管内で酵素反応の証明と酵素特性の解明を行い、（2）候補遺伝子を破壊したゲノム編集ユーカリを作製し、植物体内で酵素機能の証明を行う。タンニン生合成の第3段階から第6段階の反応の基質となる4種類のタンニンのうち、市販されているのは第3段階のβ-glucogallinのみである。そこで、残りの1,6-digalloylglucoseと1,2,6-trigalloylglucose、1,2,3,6-tetragalloylglucoseを植物体からカラムクロマトグラフィーで単離することで準備した。これらの基質は次年度以降、試験管内での酵素反応試験で用いる。ユーカリで通常の遺伝子組換え体を作成するには1年以上の時間がかかるため、より迅速に遺伝子組換え体を得られる毛状根を利用した遺伝子組換え法の構築を目指した。毛状根菌（Rhizobium rhizogenes）の国内株7株と外国株1株を入手した。それらの菌株をユーカリの実生苗の胚軸へ接種する試験を行ったところ、すべての菌株で不定根の分化が認められた。今後、不定根に毛状根菌の遺伝子が導入されているか調べることで、毛状根の形成を確認する。

桉树对过量铝的过度耐药性具有极大的抵抗力，这在强酸性土壤中是一个问题。我们发现了一种新的铝制机制，其中水解单宁蛋白在根中排毒铝。为了理解和应用这种抗性机制，有必要识别单宁的活物质基因。在这项研究中，为了鉴定与桉树的单宁原始合成的第三至第六阶段的酶，（1）候选基因编码的蛋白质是pensamusa或酵母菌的。测试管中的特征，（2）破坏候选基因并在植物体中提供酶功能的基因组编辑桉树。单宁四种类型的单宁是单宁活合成的第三至第六阶段的底物中，只有第三阶段的β-葡萄糖蛋白才能市售。因此，我们准备了剩余的1,6-二氯洛甘糖糖和1,2,6-三乙烯二糖和1,2,3,6-四甲基氯糖糖，并带有植物的柱色谱法。这些底物将在下一个财政年度之后在试管内的酶反应测试中使用。在桉树中创建正常的遗传修饰需要一年多的时间，因此我们旨在使用一种毛根的根来建立一种遗传重组方法，该方法可以更快地获得遗传修饰的身体。他获得了7股国内股票和一股外国根瘤菌。进行了测试，将这些细菌接种到桉树幼苗的椭圆形中，并分化了所有细菌。将来，通过检查是否已经在不方便的根中引入了头发形的真菌基因来确认头发形根的形成。