植物におけるジーンサイレンシング機構の解明と有用遺伝資源創成への利用

• Project/Area Number: 15688001
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Breeding science
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 金澤 章 北海道大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (30281794)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥28,860,000 (Direct Cost: ¥22,200,000、Indirect Cost: ¥6,660,000); Fiscal Year 2005: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2004: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2003: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
• Keywords: メチル化 / ジーンサイレンシング / TGS / siRNA / エピジェネティック / プロモーター / 種子貯蔵タンパク質 / β-コングリシニン / PTGS / 遺伝子ノックアウト / CHS / ペチュニア

Research Abstract

本研究の研究代表者は、これまでの研究過程において、CaMV 35Sプロモーターの制御下で転写を行うトランスジーンに関して、DNAメチル化を伴うエピジェネティックな変化によって転写の不活性化が起きる現象を見出している。プロモーター配列のメチル化と転写不活性化の関連を詳細に解析する目的から、新規なウイルスベクターを用いて植物ゲノム中に存在する配列をトランスにメチル化し、転写段階でのジーンサイレンシング(TGS)を誘導する系の開発に成功した。この系では、CaMV 35Sプロモーター配列を組み込んだベクターを構成成分としてもつウイルスを、同じくCaMV 35Sプロモーター配列によって転写が制御されるGFP遺伝子をレポーターとしてゲノム中にもつNicotiana benthamiana植物体に接種することを行っている。このようなTGSと転写後のジーンサイレンシング(PTGS)による遺伝子の不活性化の効率の比較を行うために、同じ形質転換植物に対して、GFP遺伝子のコード領域を持つウイルスの接種を行った。その結果、接種後6日後には、TGS誘導ベクターとPTGS誘導ベクターの両者によりmRNA量の減少が誘導された。その後のmRNA蓄積量の減少はPTGS誘導ベクターを用いた場合により顕著であった。また、ウイルス感染の後代にはTGSは遺伝したが、PTGSは遺伝しなかった。したがって、ウイルス接種当代での強いサイレンシングを目的とする場合にはPTGSを誘導するベクターを、次世代への伝達を目的とする場合にはTGSを誘導するベクターをそれぞれ利用することが望ましいという結論を得た。この他、TGSを利用して有用な植物遺伝資源を創成するための標的配列を明らかにする目的から、ダイズの種子貯蔵タンパク質β-コングリシニンのαサブユニット遺伝子の上流域に関してレポーター遺伝子を用いた発現解析を行い、種子における転写制御に関与する配列を同定した。

Research Products

• [Journal Article] Gene expression and genetic mapping analyses of a perennial ryegrass glycine-rich RNA-binding protein gene suggest a role in cold adaptation. (2006)
  • Author(s): Hiroshi Shinozuka
  • Journal Title: Mol. Genet. Genomics In press
• [Journal Article] The regulatory function of the upstream sequence of the β-conglycinin a subunit gene in seed-specific transcription is associated with the presence of the RY sequence. (2006)
  • Author(s): Michiko Yoshino
  • Journal Title: Genes Genet. Syst. In press
• [Journal Article] Rapid induction of transcriptional and post-transcriptional gene silencing using a novel Cucumber mosaic virus vector. (2006)
  • Author(s): Shungo Otagaki
  • Journal Title: Plant Biotechnol. In press
• [Journal Article] Molecular analysis and physicochemical properties of electrophoretic variants of wild soybean Glycine soja storage proteins. (2005)
  • Author(s): Takako Fukuda
  • Journal Title: J.Agric. Food Chem. 53 Pages: 3658-3665
• [Journal Article] The star-type color pattern in Petunia hybrida‘Red Star' flowers is induced by the sequence-specific degradation of the chalcone synthase RNA. (2005)
  • Author(s): Maiko Koseki
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. 46 Pages: 1879-1883
• [Journal Article] Changes in the structural properties of chloroplasts and mitochondria in response to low temperature in perennial ryegrass (Lolium perenne L.) (2004)
  • Author(s): Yoko Tominaga
  • Journal Title: Grassland Science 50 Pages: 31-39
• [Journal Article] Marker-assisted analysis for soybean hard seededness with isozyme and simple sequence repeat loci (2004)
  • Author(s): Shin-ichi Sakamoto
  • Journal Title: Breeding Science 54 Pages: 133-139
• [Journal Article] High frequency Agrobacterium-mediated transformation and plant regeneration via direct shoot formation from leaf explants in Beta vulgaris and Beta maritima (2004)
  • Author(s): Hiroshi Hisano
  • Journal Title: Plant Cell Reports 22 Pages: 910-918
• [Journal Article] Transgenic perennial ryegrass plants expressing wheat fructosyltransferase genes accumulate increased amounts of fructan and acquire increased tolerance on a cellular level to freezing (2004)
  • Author(s): Hiroshi Hisano
  • Journal Title: Plant Science 167 Pages: 861-868
• [Book] 植物育種学辞典 (2005)
  • Author(s): 日本育種学会編
  • Total Pages: 785
  • Publisher: 日本育種学会
• [Publications] Kazunori Goto: "A simple and rapid method to detect plant siRNAs using nonradioactive probes"Plant Molecular Biology Reporter. 21. 51-58 (2003)
• [Publications] Miwa Sakai: "Phylogenetic relationships of the chloroplast genomes in the genus Glycine inferred from four intergenic spacer sequences"Plant Systematics and Evolution. 239. 29-54 (2003)
• [Publications] Jun Abe: "Soybean germplasm pools in Asia revealed by nuclear SSRs"Theoretical and Applied Genetics. 106. 445-453 (2003)
• [Publications] Jun Abe: "Photoperiod-insensitive Japanese soybean landraces differ at two maturity loci"Crop Science. 43. 1300-1304 (2003)
• [Publications] 島本 義也: "農学生命科学(バイオテクノロジー)(祖田 修・松田藤四郎編)戦後日本の食料・農業・農村 第10巻 農業および農業教育、普及"農林統計協会. 552 (2003)