Erfolg bei der Förderung des Pflanzenwachstums für Biodiesel
Durch Genfusion entwickeltes Hochgeschwindigkeits-Motorprotein fördert Wachstum und Samenertrag von Camelina sativa
Im Rahmen der strategischen Grundlagenforschungsprogramme von JST gelang es einer Gruppe von Zhongrui Duan (Forscher, Waseda Universität) und Motoki Tominaga (außerordentlicher Professor, Waseda Universität) et al. u.a., das Pflanzenwachstum zu fördern und den Samenertrag durch heterologe Expression von Protein aus Arabidopsis (künstlich modifiziertes Hochgeschwindigkeitsmotorprotein) in Camelina sativa zu erhöhen, die als Nutzpflanze für Biodiesel erwartet wird.
In der Pflanzenzelle werden Aktin-Filamente, das sind Proteine des Zytoskeletts, umspannt. Das an Organellen gebundene pflanzliche Myosin XI bewegt sich auf diesen Aktin-Filamenten gerichtet, was zu einem aktiven intrazellulären Transport führt, der als zytoplasmatisches Streaming bezeichnet wird. Das an Organellen gebundene Myosin XI bewegt sich auf den Aktinfilamenten, als ob es abwechselnd durch zwei Motordomänen läuft.
Motoki Tominaga
Zytoplasmatisches Strömen wird in allen Pflanzenzellen von Algen zu höheren Pflanzen als ein Phänomen der aktiven zytoplasmatischen Bewegung mit Organellen, wie dem endoplasmatischen Retikulum und den Mitochondrien, gesehen. Es ist bekannt, dass zytoplasmatisches Streaming durch das Gleiten des Motorproteins Myosin XI, das an Organellen bindet, entlang des Zytoskeletts, das die Aktinfilamente bildet, erzeugt wird. Zuvor hat die Forschungsgruppe die Wachstumsförderung und Größenzunahme der Modellpflanze Arabidopsis durch die Entwicklung von Myosin vom Hochgeschwindigkeitstyp erreicht. Es wurde erwartet, dass diese Technologie auch auf andere Pflanzenarten als Arabidopsis angewendet werden kann.
In dieser Studie zeigte die Forschungsgruppe, dass die Erhöhung des Samenertrags und die Wachstumsförderung von Stängeln und Blättern in Camelina durch die heterologe Expression des aus Arabidopsis stammenden Myosin-XI-Gens vom Hochgeschwindigkeitstyp in Camelina erreicht werden kann.
In Anbetracht der Erhöhung des Samenertrags bei Camelina sativa, die durch die Expression von Myosin XI vom Hochgeschwindigkeitstyp ermöglicht wird, wird erwartet, dass es die Produktivität von Biodiesel pro Flächeneinheit erhöhen wird. Für die Zukunft wird angestrebt, die Produktivität und Qualität von Camelina-Öl durch die Koexpression der Gene, die mit der Fettsynthese und der Modifikation der Fettsäurezusammensetzung verbunden sind, mit Myosin XI vom Hochgeschwindigkeitstyp zu erhöhen. Da die Gruppe zudem gezeigt hat, dass die Förderung des Pflanzenwachstums durch das Myosin XI vom Hochgeschwindigkeitstyp auch bei anderen Pflanzenarten als der Modellpflanze Arabidopsis wirksam ist, wird die Anwendungsentwicklung, wie z.B. die Reduktion von CO2 und Biomasse, auch durch die Steigerung der Produktion von Pflanzenressourcen wie Mais, Reis, Zuckerrohr und Jatropha erwartet.
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