OsGS1;1遺伝子破壊変異イネを用いたサイトゾル型グルタミン合成酵素の機能解析

抄録

3種のイネのサイトゾル型グルタミン合成酵素（GS1）遺伝子のうち、OsGS1;1遺伝子上にレトロトランスポゾンTos17が挿入された遺伝子破壊変異体を得た。この変異体は、GS1含量が減少しており、GS1活性も著しく低下していることを昨年度報告した。この変異体を用いて、GS1;1の機能解析を行った。
この変異体を、異なる窒素源を用いて栽培したところ、NH₄⁺が存在する条件では、葉身の抽出が滞り、成育が遅延した。これに対し、NO₃^-のみの条件では、野生型に近い成育をした。NH₄⁺投与後48時間の変異体の葉身のアミノ酸蓄積量を測定したところ、GS反応の生成物であるグルタミンが減少していた。これに伴い、総アミノ酸含量も減少していた。また、基質であるNH₄⁺蓄積量は、増加していた。葉身を切片化し、組織を観察した。結果、変異体は木部や厚壁組織の発達が異常であった。変異体と野生型の転写産物蓄積量の違いを、マイクロアレイを用いて解析した。シグナル強度比3倍以上の増減が認められた遺伝子数は、第3葉身で67、第3葉鞘で35、根で98であった。詳細は現在解析中である。
変異体が特にNH₄⁺存在条件下で、正常に成育できないことから、GS1;1の機能は他のGS1や他の代謝系では相補できないことが判明し、イネのNH₄⁺同化においてGS1;1は極めて重要な役割を担っていることが明らかとなった。