共生根節における大豆（グリシンマックス）グルタミン酸1-セミアルデヒドアミノトランスフェラーゼ遺伝子の発現

大豆（グリシンmax）根結節の抽出物と緑化のエチオレートされた葉は、3,4- [3H]グルタミン酸からの触媒デルタアミノレブリン酸（ALA）形成を触媒しましたが、1- [14C]グルタミン酸からではありません。それにもかかわらず、これらの組織抽出物は、テトラピロール形成のためにGSAからのALA合成を触媒するC5経路酵素であるグルタミン酸1-セミアルデヒド（GSA）アミノトランスフェラーゼの活性を発現しました。大腸菌GSAアミノトランスフェラーゼ変異体に対するALAプロトトロフィー、GSAアミノトランスフェラーゼ活性、およびグルタミン酸依存性ALA形成活性を付与する大豆結節cDNAクローンを分離しました。結節性cDNAの推定生成物は、大麦の葉で発現したGSAアミノトランスフェラーゼと79％の同一性を共有し、補完データとともにcDNAがGSAアミノトランスフェラーゼをコードするという強力な証拠を提供しました。GSAアミノトランスフェラーゼmRNAおよび酵素活性は結節で発現したが、感染していない根では発現しておらず、GSA遺伝子が共生組織で誘導されることを示しています。GSA遺伝子は、光処理とは無関係に、エチオレートされた植物板の葉で強く発現し、それほどはるかに低い程度、成熟した植物の葉では強く発現しました。GSAアミノトランスフェラーゼ、およびおそらくC5経路は、結節ヘム合成のための非光合成植物臓器で発現し、GSAは大豆の調節遺伝子であると結論付けています。

Extracts of soybean (Glycine max) root nodules and greening etiolated leaves catalyzed radiolabeled delta-aminolevulinic acid (ALA) formation from 3,4-[3H]glutamate but not from 1-[14C]glutamate. Nevertheless, those tissue extracts expressed the activity of glutamate 1-semialdehyde (GSA) aminotransferase, the C5 pathway enzyme that catalyzes ALA synthesis from GSA for tetrapyrrole formation. A soybean nodule cDNA clone that conferred ALA prototrophy, GSA aminotransferase activity, and glutamate-dependent ALA formation activity on an Escherichia coli GSA aminotransferase mutant was isolated. The deduced product of the nodule cDNA shared 79% identity with the GSA aminotransferase expressed in barley leaves, providing, along with the complementation data, strong evidence that the cDNA encodes GSA aminotransferase. GSA aminotransferase mRNA and enzyme activity were expressed in nodules but not in uninfected roots, indicating that the Gsa gene is induced in the symbiotic tissue. The Gsa gene was strongly expressed in leaves of etiolated plantlets independently of light treatment and, to a much lesser extent, in leaves of mature plants. We conclude that GSA aminotransferase, and possibly the C5 pathway, is expressed in a nonphotosynthetic plant organ for nodule heme synthesis and that Gsa is a regulated gene in soybean.