シダ光形態形成異常突然変異体を用いた細胞内配向を示す光受容系の解析

• Project/Area Number: 08640833
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 植物生理
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 門田 明雄 東京都立大学, 理学部, 助教授 (60152758)
• 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: 光形態形成 / フィトクロム / 光屈性 / 葉緑体光定位運動 / シダ植物 / 突然変異体 / 形質転換 / 青色光反応

Research Abstract

植物は光を環境情報とし、フィトクロム、青色光吸収色素を介した、光形態形成反応を示す。本研究ではホウライシダ配偶体を用い、光反応突然変異体の単離により、高等植物に存在しない細胞模配向型フィトクロムについて解析した。さらに、シダ植物ではまだ報告の無い遺伝子導入系の開発を行った。
ホウライシダ配偶世代では胞子発芽、原糸体の先端成長、細胞分裂、光屈性、葉緑体光定位運動の5つの反応が各々フィトクロムと青色光吸収色素の両者によって調節されており、このうち後2つの反応が配向型フィトクロムに依存する。EMS処理した胞子を用い、フィトクロム依存光屈性反応を指標としてスクリーニングし、この反応を欠く変異体5株(rap2,7,32,33,39)を得た。これら5株のフィトクロム依存葉緑体光定位運動を調べた結果、いずれの株もこの反応を欠失していた。これに対し、青色光吸収色素依存の光屈性、葉緑体光定位運動は正常であった。このことは異変体の変異が配向型フィトクロム依存反応のごく初期にあることを意味する。さらに、変異体の1つrap2について、その他のフィトクロム反応、青色光反応を調べたところ、いずれの光反応も正常であることがわかった。これらの結果は野性株におけるフィトクロム反応が少なくとも配向型フィトクロムと非配向型フィトクロムの2つの反応系に分けられ、この変異株が配向型フィトクロム反応系に変異を持つことを示す。配向型フィトクロム分子そのものか、フィトクロムを細胞膜に配向させる結合タンパク質に変異を持つと考えられる。シダ植物では高等植物で確立している外来DNAによる形質転換の方法がなく、分子レベルでの研究の妨げとなっている。そこで、遺伝子導入系の開発を行った。その結果、パーティクルガン法により、外来遺伝子の発現が少なくともトランジェントには可能であることがわかった。