植物への新規光合成炭酸固定経路の付与をめざして:ホルムアルデヒドの資化能の増強

旨在为植物提供新的光合二氧化碳固定途径：增强甲醛同化能力

• 批准号: 12876073
• 负责人: 泉井 桂
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-12876073/
• 关键词: C_1代謝; ホルムアルデヒド資化; 植物形質転換; ジヒドロキシアセトンシンターゼ; 3-ヘキスロース-6-リン酸シンターゼ; シロイヌナズナ; 光合成的炭酸固定; 葉緑体; C1代謝; ジヒドロキシアセトンキアーゼ; シロィヌナズナ

食糧の増産にむけて、植物の光合成能を遺伝子導入によって高めることを第一の目的とする。また、これに至る途中の産物として、環境浄化能を付与した植物の作出もおこなうことも目指している。イネなどのC3植物においては主要な炭酸固定酵素であるリブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ(Rubisco)のオキシゲナーゼ活性が不可避的に伴うため、光合成の増強を困難にしている。一つの新しい試みとして、二酸化炭素をホルムアルデヒドに変換し、そののちこれを固定する経路が考えられる。本研究ではまず、C1資化能をもつ酵母や細菌のもつホルムアルデヒド固定経路の酵素を植物の葉緑体に導入し、ホルムアルデヒド資化能を高めた植物の作成を目指す。メタノール資化性酵母のジヒドロキシアセトンシンターゼ(DHASとDHAキナーゼ(DHAK)を組み合わせると、Rubiscoの反応と同様となる。また、メタノール資化性細菌の3-ヘキスロース-6-リン酸シンターゼ(HPS)と6-ホスホ-3-ヘキスロイソメラーゼ(PHI)の遺伝子を導入することによってもホルムアルデヒドのCalvin回路への導入ができると考えられる。昨年度は、タバコのRbcS遺伝子のプロモーターとトランシットペプチド部分を用いて、DHASとDHAKを葉緑体で発現させるためのコンストラクトを調製したが、制限酵素部位に見落としがあり、所期のものができておらず、分子サイズが大きいため適当なサイトが見当たらないことがわかった。そのため、今年度は、まずコンストラクトの作成しやすい比較的分子サイズの小さいHPSとPHIの導入からはじめることとした。2種類のプラスミドの調製を終えたところであり、研究費は途絶えるが、引き続いて来年度は形質転換シロイヌナズナの作成を行う予定である。

主要目标是通过基因转移提高植物的光合作用能力，以增加粮食产量。此外，作为实现这一目标的产品，我们还致力于创造具有环境净化能力的植物。在水稻等C3植物中，主要的碳酸固定酶核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)不可避免地伴随着加氧酶活性，使其难以增强光合作用。一种新方法可能是将二氧化碳转化为甲醛，然后将其修复。在这项研究中，我们首先旨在通过引入来自酵母和细菌的甲醛固定途径酶来创造具有增强甲醛同化能力的植物，这些酶能够将C1同化到植物叶绿体中。将甲醇同化酵母的二羟基丙酮合酶（DHAS）与DHA激酶（DHAK）组合，会产生与Rubisco类似的反应。此外，将甲醇同化酵母的二羟基丙酮合酶（DHAS）与DHA激酶（DHAK）组合，会产生与Rubisco类似的反应。还可以通过引入6-磷酸-3-六角异构酶(PHI)基因将甲醛引入卡尔文循环。去年，我们使用了烟草RbcS基因的启动子和转运肽部分。 ，我们制备了在叶绿体中表达DHAS和DHAK的构建体，但是限制性内切酶位点被忽略了，没有产生所需的位点，而且分子大小很大，所以很难找到合适的位点，所以今年，首先，我们决定首先引入HPS和PHI，它们的分子尺寸相对较小，易于构建，并且刚刚完成了两类质粒的制备，虽然研究经费不再可用，但我们会继续我们计划明年培育转化拟南芥。