Ulva Prolifera（Ulvophyceae、Chlorophyta）における硝酸レダクターゼ遺伝子のクローニングと特性評価

ulva spp。加速速度で発生している世界中の緑の潮を支配しています。ULVAにおける競争力のある窒素同化効率は、他の海藻に対する生態学的な成功をもたらすことが示唆されています。しかし、窒素同化に関与する遺伝子の分子特性は実施されていません。ここでは、黄色の世界最大の緑の潮の原因となる藻類である緑の海藻ウルバプロリフェラからの硝酸レダクターゼ（NR）遺伝子の同定について説明します。cDNA端とゲノムウォーキングの迅速な増幅を使用して、U。Prolifera（UPNR）のNR遺伝子がクローン化されました。シーケンスアラインメントによれば、U。ProliferaのNRは、植物NRに5つの必須ドメインと21の重要な不変残基を所有することが示されました。UPNRの3番目のコドン位置（82.75％）のGC含有量は、緑色の微細藻類と同じくらい高く、イントロン数は緑の微細藻類から陸上植物までの潜在的な損失の問題をサポートしていました。リアルタイムの定量的PCRの結果は、UPNR転写産物レベルが硝酸塩によって誘導され、アンモニウムによって抑制されることを示しました。アンモニウムは、余分な硝酸塩の添加によって除去できず、U。proliferaが硝酸アンモニウムを好むことを示しています。尿素はNR転写自体を抑制しませんが、硝酸塩の誘導効果を弱め、硝酸塩の減少ではなく硝酸塩の取り込みを阻害する可能性があることを意味します。これらの結果は、ULVAによって引き起こされる緑色の潮のn同化プロセスを調べるための遺伝子センサーとしてのUPNRの使用を示唆しています。

Ulva spp. dominates green tides around the world, which are occurring at an accelerated rate. The competitive nitrogen assimilation efficiency in Ulva is suggested to result in ecological success against other seaweeds. However, molecular characterization of genes involved in nitrogen assimilation has not been conducted. Here, we describe the identification of the nitrate reductase (NR) gene from a green seaweed Ulva prolifera, an alga which is responsible for the world's largest green tide in the Yellow Sea. Using rapid amplification of cDNA ends and genome walking, the NR gene from U. prolifera (UpNR) was cloned, which consisted of six introns and seven exons encoding 863 amino acids. According to sequence alignment, the NR in U. prolifera was shown to possess all five essential domains and 21 key invariant residues in plant NRs. The GC content of third codon position of UpNR (82.75%) was as high as those of green microalgae, and the intron number supported a potential loss issue from green microalga to land plant. Real-time quantitative PCR results showed that UpNR transcript level was induced by nitrate and repressed by ammonium, which could not be removed by addition of extra nitrate, indicating that U. prolifera preferred ammonium to nitrate. Urea would not repress NR transcription by itself, while it weakened the induction effect of nitrate, implying it possibly inhibited nitrate uptake rather than nitrate reduction. These results suggest the use of UpNR as a gene-sensor to probe the N assimilation process in green tides caused by Ulva.