日本語AIでPubMedを検索
アスパラギナーゼ遺伝子の発現がコナジラミに対する殺虫活性を誘発することを明らかにした
Constitutive expression of Asparaginase in Gossypium hirsutum triggers insecticidal activity against Bemisia tabaci.
PMID: 32488033 PMCID: PMC7265412. DOI: 10.1038/s41598-020-65249-w.
抄録
綿花にコナジラミが蔓延すると、植物の健康、活力、コットンリーフカールウイルス（CLCuV）の感染により、綿花の収量に甚大な被害を与えます。綿の遺伝子組み換えは、直接のコナジラミの侵入だけでなく、CLCuVベースの綿の収量損失の両方を克服するのに役立ちます。我々は、コナジラミの侵入によって付与された綿花の収量損失を克服するためにGossypium hirsutumにアスパラギナーゼ（ZmASN）遺伝子を構成的に過剰発現させている。アグロバクテリウムを媒介としたシュートアペックス形質転換法により、CIM-482の形質転換効率は2.54%を達成した。その結果、アスパラギナーゼの転写産物は、トランスジェニック綿花の方が非トランスジェニック綿花よりも40倍高いことが明らかになった。代謝解析の結果、トランスジェニック綿花株では、アスパラギン酸とグルタミン酸の含有量が高いことが明らかになった。表現型的には、トランスジェニック綿花系統の方が生長・高さが旺盛であり、ボル数が多く、収量も多いことがわかった。代表的な6系統のトランスジェニック綿花のうち、14系統は非トランスジェニック綿花と比較して、光合成率、気孔コンダクタンス、繊維表面の平滑性、繊維凸部の増加（SEM分析）、コナジラミの死亡率が95％と高かった。蛍光in situハイブリダイゼーションによる遺伝子統合解析では、染色体番号1にシングルコピー遺伝子が統合されていた。以上のことから、アスパラギナーゼ遺伝子はコナジラミの発生を抑制し、発生後の被害を抑制し、綿花の健康と収量を向上させる可能性があることが示された。
Whitefly infestation of cotton crop imparts enormous damage to cotton yield by severely affecting plant health, vigour and transmitting Cotton Leaf Curl Virus (CLCuV). Genetic modification of cotton helps to overcome both the direct whitefly infestation as well as CLCuV based cotton yield losses. We have constitutively overexpressed asparaginase (ZmASN) gene in Gossypium hirsutum to overcome the cotton yield losses imparted by whitefly infestation. We achieved 2.54% transformation efficiency in CIM-482 by Agrobacterium-mediated shoot apex transformation method. The relative qRT-PCR revealed 40-fold higher transcripts of asparaginase in transgenic cotton line vs. non-transgenic cotton lines. Metabolic analysis showed higher contents of aspartic acid and glutamic acid in seeds and phloem sap of the transgenic cotton lines. Phenotypically, the transgenic cotton lines showed vigorous growth and height, greater number of bolls, and yield. Among six representative transgenic cotton lines, line 14 had higher photosynthetic rate, stomatal conductance, smooth fiber surface, increased fiber convolutions (SEM analysis) and 95% whitefly mortality as compared to non-transgenic cotton line. The gene integration analysis by fluorescence in situ hybridization showed single copy gene integration at chromosome number 1. Collectively, asparaginase gene demonstrated potential to control whitefly infestation, post-infestation damages and improve cotton plant health and yield: a pre-requisite for farmer's community.