ショ糖特異的翻訳抑制をうける転写因子の制御による乾燥耐性植物の耐性機構

蔗糖特异性翻译抑制转录因子调控耐旱植物的耐受机制

基本信息

批准号：
19658039
负责人：
草野友延
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19658039/
关键词：
植物ストレス転写因子翻訳制御乾燥耐性ショ糖ストレス耐性

项目摘要

タバコ植物の老化過程で誘導される遺伝子であるtbz17は、bZIP型のタンパク質をコードしている(Kusano et al.1996 ; Yang et al.2001)。tbz17遺伝子のcDNAは長い5'側の非翻訳領域を持っており、この領域に3つの短いORFを持っている。これらを上流ORF(upstream ORF, uORF)と呼称する。このうち、2つ目のuORFは、植物種を超えて配列の保存性が見られた。実は、tbz17に系統上近縁であるシロイヌナズナのAtbZIP11遺伝子も同様のcDNA構造を持っており、この遺伝子の場合主たるORFの翻訳がショ糖により抑制されること、この際AtbZIP11 cDNAの保存性のあるuORFが関与することが報告されている(Wiese et al.2004)。著者らは、tbz17 cDNAでも同様なショ糖による翻訳抑制が起こることを示した。さらに、この翻訳抑制を解除した形のtbz17 cDNAをセンス鎖で導入したタバコは、いずれも葉が厚い特徴を持ち乾燥に耐性であった。これらの形質転換タバコ植物を複数個体調べたところ、いずれにおいてもTBZ17の直接の標的と思われるアスパラギン合成酵素遺伝子(この遺伝子も老化時に誘導される)に加え、リン酸化ショ糖合成酵素遺伝子とリン酸化ショ糖脱リン酸化遺伝子の一部の発現がともに有意に高まっていた。しかし、これら遺伝子の発現を直接にTBZ17タンパク質が転写活性化するのではないことも実験的に明らかにした。本実験については、ベルギーのSmeekensグループを筆頭に2,3のグループがしのぎをけずっていることから、学会発表は控えてきた。現在、論文を作成中である。Sunil et al.Generation of sucrose-accumulated and drought-tolerant plants by engineering of a single sucrose-sensitive bZIP transcription factor(仮題)。

tbz17 是烟草植物衰老过程中诱导的基因，编码 bZIP 型蛋白质（Kusano 等人，1996 年；Yang 等人，2001 年）。 tbz17基因的cDNA具有长的5'非翻译区和该区域中的三个短ORF。这些被称为上游 ORF（上游 ORF，uORF）。其中，第二个 uORF 显示出跨植物物种的序列保守性。事实上，与 tbz17 系统发育相关的拟南芥 AtbZIP11 基因具有相似的 cDNA 结构，并且在该基因中，主要 ORF 的翻译受到蔗糖的抑制（Wiese 等人）。等，2004）。作者表明，类似的蔗糖诱导的翻译抑制也发生在 tbz17 cDNA 中。此外，所有引入tbz17 cDNA有义链（其中这种翻译抑制被去除）的烟草植物都具有厚叶并且抗旱。当我们检查这些转化烟草植物的多个个体时，我们发现，在所有这些植物中，除了似乎是 TBZ17 直接靶标的天冬酰胺合酶基因（该基因也在衰老过程中被诱导）之外，还有磷酸化蔗糖合酶检测到一些氧化蔗糖去磷酸化基因和磷酸化蔗糖合酶基因的表达在两种情况下均显着增加。然而，我们通过实验证明TBZ17蛋白并不直接转录激活这些基因的表达。关于这个实验，我们没有在学术会议上提出，因为包括比利时的斯米肯斯小组在内的几个小组正在相互竞争。我目前正在写一篇论文。 Sunil 等人通过改造单一蔗糖敏感的 bZIP 转录因子产生蔗糖积累和耐旱植物（暂定名称）。