フェニールプロパノイド合成系鍵酵素遺伝子の器官特異的発現と環境シグナル応答

• Project/Area Number: 08262215
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 山田 哲治 岡山大学, 農学部, 教授 (00191320)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 一瀬 勇規 岡山大学, 農学部, 助教授 (50213004)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 1996: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: フェニルアラニンアンモニアリアーゼ / カルコン合成酵素 / エリシター / 病原菌感染 / シスエレメント / GUS / 防御応答 / 遺伝子ファミリー

Research Abstract

1.遺伝子改変プロモータを用いたLoss of functionの実験結果から、PSPAL1遺伝子5′-プロモータ領域に含まれるエリシターよる発現誘導応答に必要なシス因子として、box 1(L-box)およびbox 2(P-box)があげられる.このことはbox 2とbox4を4-8ユニット繰り返し配列で繋いだキメラ・プロモータを用いたGain function実験からも更に裏付けられた.トランジェントアッセイの解析に加え、box 1(L-box),box 2(P-box),box 4(AT-box)各ボックスシークエンスを除去した遺伝子改変プロモータをGUSレポーター遺伝子に連結したpBI系遺伝子組換えプラスミドをタバコに導入し、トランスジェニックタバコにおけるin planta loss of function実験を行った.その結果、これらのボックスシークエンスは、エリシターやUV照射による発現誘導応答に必要であるばかりでなく、basalなPSPAL1のプロモータの発現にも影響を及ぼすことが明らかとなった.これらのシス因子は単独ではプロモータの活性化に及ぼす効果が少なく、これらのボックスに結合する調節タンパク質が協調的に働いていると考えられる.
2.エンドウカルコン合成酵素(CHS)遺伝子は少なくとも8つのメンバーからなる遺伝子ファミリーを形成していることが明らかとなり、各々のメンバーの組織特異的・環境刺激特異的発現パターンを調べたところ、CHS遺伝子ファミリーの8つのメンバーは少なくとも3つのサブファミリーにグループ分けすることができることが明らかとなった。これらのうち2つのエリシター応答性グループのプロモータにはBox-1,G-Box,Box-2配列が保存されており、これらの配列がエリシター応答に重要であることが、塩基置換を導入したプロモータのトランジェント・トランスフェクション・アッセイによっても確認された。また、エリシター等のシグナルによる急激なCHS活性の増加は転写の活性化のみならず、遺伝子ファミリーの各メンバーの協調的な活性化、並びに転写後の調節機構にも基因することが推察された。

Research Products

• [Publications] Seki,H.et al.: "Analysis of Cis-Regulatory Elements Involved in the Activation of a Member of Chalcone Synthase Gene Family (PsCHS1) in Pea." Plant Mol.Biol.31. 479-491 (1996)
• [Publications] Kiba,A.et al.: "Specific Response of Partially Purified Cell Wall-Bound ATP ases to Fungal Suppressor." Plant Cell Physiol.37. 207-214 (1996)
• [Publications] Kiba,A.et al.: "Species-Specific Suppression of Superoxide-Anion Generation of Surface of Pea Leaves by the Suppressor from Mycosphaerella pinodes." Ann.Phytopathol.Soc.Jpn.62. 508-512 (1996)
• [Publications] Shimotsuma,N.at el.: "Suppression of ATP ase Activity in Pea Cells during Infection by a Compatible Race of Pseudomoas syringae pv.pisi.Ann." Ann.Phytopathol.Soc.Jpn.62. 498-501 (1996)
• [Publications] Seki,H.et al.: "Combined effects of multiple cis-acting elements in elicitor-mediated activation of PSCHS1 gene." Plant Cell Physiol.38. 96-100 (1997)
• [Publications] Kawahara,T.et al.: "Orthovanadate induces phytoalexin production in pea suspension-cultured cells." Scientific Reports of the Fuculty of Aagriculture,Okayama University. 86. 33-41 (1997)
• [Publications] Tanaka,Y.et al.: "dad-1,a putative programmed cell death suppressor gene in rice." Plant Cell Physiol.(in press). (1997)
• [Publications] Ito,M.et al.: "Molecular evolution and the functional relevance of the pea chalcone synthase genes." Mol.Gen.Genet.(in press). (1997)
• [Publications] Amano,M.et al.: "Association between ion-fluxes and defense responses in pea and cowpea" Plant Cell Physiol.(in press). (1997)
• [Publications] Shiraishi,T.et al.: "Fungal signals regulate polyphosphoinositide metabolism in pea plant. In Molecular Aspects of Pathogenicity and Host Resistance : Requirement for Signal Transduction. (ed.by D.mills et al.)" APS Press,St.Paul Minnesota, 12 (1996)
• [Publications] Yamada,T.et al.: "Regulation of genes for phenylpropanoid synthesis in pea by elicitor and suppressor. In Molecular Aspects of Pathogenicity and Host Resistance : Requirement for Signal Transduction.(ed.by D.mills et al.)" APS Press,St.Paul Minnesota, 12 (1996)
• [Publications] 豊田和弘 他: "植物防御応答にかかわるシグナ伝達機構-病原菌による制御- 植物感染生理学の現状と将来展望(江原淑夫・羽柴輝良編)" 日本植物病理学会, 10 (1996)
• [Publications] 豊田和弘 他: "植物の病原体認識とシグナル伝達 植物のシグナルトランスダクション(平野 久・蓮沼仰嗣編)" 東京化学同人, 10 (1996)