きのこゲノム情報を利用した易分解性バイオマスの作出

利用蘑菇基因组信息创建易于降解的生物质

基本信息

批准号：
13J01143
负责人：
堀千明
金额：
$ 2.76万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、担子菌分解機構に関わる酵素群を植物改変のための遺伝子材料として利用することで、易分解性バイオマス生産植物の作出を目指す。植物細胞壁の分解性において重要なファクターになるキシランの構造を変化させるために、木粉培地で担子菌が多く生産したキシラン分解酵素を選択した。昨年度までに組換えポプラの細胞壁解析について終了していたため、本年度では得られた組換えポプラの細胞壁形成に与える影響について二次壁形成に関わる遺伝子の転写産物量の変化を測定することにより詳細な分子メカニズムを明らかにする予定であった。そこで、3種の変異株についてマイクロアレイ解析を行った。GH10の変異株においては２倍以上増加した遺伝子群についてGO解析をしたところ、細胞壁形成関連遺伝子群に変化がみられた。そこで、細胞壁形成関連遺伝子を抽出し、詳細な遺伝子発現変化を解析した。その結果、野生株と比較してリグニン合成に関わるいくつかのLaccase遺伝子の発現量が増加しており、これらが変異体の細胞壁形成の変化に関わっている可能性が考えられた。これら研究を通し、菌類由来のキシラン分解酵素を導入したポプラでは、単純にキシランが分解されたポプラが出来上がるのではなく、そのような変化をポプラは感知し細胞壁形成を分子レベルで変化させることを明らかにした。本研究の本来の目的である易分解性ポプラの作出には成功しなかったが、細胞壁構造を遺伝子工学的手法を用いて変化させる上で重要な知見が得られたと考えている。

在这项研究中，我们旨在通过使用参与基础菌菌群降解机制的酶作为植物修饰的遗传材料来创建易于降解的产生生物量的植物。为了改变Xylan的结构，这是植物细胞壁降解性的重要因素，选择了由木粉中植物中的木制降解酶在木制粉中培养基中产生的Xylan降解酶。由于重组白杨的细胞壁分析已经完成，因此我们计划通过测量涉及二级壁形成的基因的转录量的变化来阐明重组杨体对细胞壁形成的详细分子机制。因此，对三个突变菌株进行了微阵列分析。在GH10突变菌株中，对增加了两倍以上的基因组进行了GO分析，并且在与细胞壁形成相关的基因组中观察到了变化。因此，提取了与细胞壁形成相关的基因，并分析了基因表达的详细变化。结果，与野生菌株相比，涉及木质素合成的几个漆酶基因的表达水平有所增加，人们认为这些可能与突变体细胞壁形成的改变有关。通过这些研究，我们透露，在已经引入了真菌木制降解酶的杨树中，杨树不仅会形成二甲烷降解的杨树，而且在分子水平上检测到这种变化并改变了细胞壁的形成。尽管这项研究的最初目的并未成功地创建易于降解的杨树，但据信，使用基因工程技术来改变细胞壁结构的重要知识。