高等植物の根機能に関する遺伝子発現機構の解明と遺伝子工学的改良

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03304012
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 谷坂 隆俊 京都大学, 農学部, 助教授 (80026591)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長戸 康郎 東京大学, 農学部, 助教授 (10143413) ; 一井 眞比古 香川大学, 農学部, 教授 (50036076) ; 長谷川 博 大阪府立大学, 付属研究所, 講師 (00090457) ; 武田 和義 岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (90003516) ; 中川 弘毅 千葉大学, 園芸学部, 助教授 (70009330)
• Keywords: 高等植物 / 遺伝子発現 / 突然変異 / 養分吸収 / 硝酸環元酵素 / 根 / DNA / ストレス耐性

Research Abstract

1.根形質の評価基準の確立と遺伝子発現機構の解明:イネにおける短根、細根など根の形態に関する突然変異体、およびシュートは分化するが幼根が分化しない胚発生突然異体など、根形質の評価基準の確立と遺伝子発現機構の解明に不可欠の突然変異体を多数作出することに成功した。土と根を分離する技術の改善、画像解析による微細根の測定法の導入により、従来困難であった作物とくに水稲における根の長さの正確な測定法を開発した。コムギの根の屈地性を支配する遺伝子型が地域によって異なること、およびイネの根の長伸方向は重力屈性と酸素屈性との感受性のバランスによって決ることを明らかにした。RFLPマーカーとチメル化感受性の異なる2組の制限酵素を用いて、オオムギの根と芽の再分化能の差を調べ、再分化能が第2染色体のチル化と直接には関係のないことを明らかにした。根長が顕著に短い突然変異体の短根性は細胞の短小化によらず、細胞分裂能の低下に起因する細胞数の減少によることを明らかにした。2.養分吸収と代謝:項目1で開発し得た根長の正確な測定法を用いて、水稲の養分吸収量が主に根長に制御されていることを明らかにした。養分吸収と代謝に関する研究に不可欠な硝酸吸収欠失突然変異体、硝酸環元酵素欠失突然変異体の作出に成功した。ホウレンソウの硝酸環元酵素(NR)cDNAの構造解析から、高等植物のNRがサブユニット内に3つのドメインをもつと推定した。3.ストレス耐性:イネの深播耐性は生態型によって顕著に異なること、またオオムギの深播耐性は品種によって明らかに異なることを明らかにした。イネの障害型耐冷性と根の低温処理耐性間に何らかの関係があることを示した。イネの塩害感受性品種のNacl(100mM)の吸収速度は耐塩性品種の2倍であることを認め、耐塩性は根の細胞間隙を経由して地上部に運ばれる塩の吸収速度の低下と関連していることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] N. Shiraishi: "Control by gltamine of the synthesis of nitrate reductase in cultured spinach cells." Plant Cell Physiol.33. 727-731 (1992)
• [Publications] T. Kumagai: "Inhibitory effects of increase in near-UV radiation on the growth of Japanese rice cultivar (Oryza sativa L.) in a phytotoron and recovery by exposure to visible radiation." Japan. J. Breed.42. 545-552 (1992)
• [Publications] H. Hasegawa: "Characterization of a rice(Oryza sativa L.) mutant deficient in the heme domain of nitrate reductase" Theor. Apple. Genet.84. 6-9 (1992)
• [Publications] Y. Tamura: "A gene profoundly affecting shoot organization in the early phase of rice development." Plant Science. 82. 91-99 (1992)
• [Publications] T. Matoh: "Estimation of contribution of bypass flow to long-distance transport in rice using PTS." Physiologia Plantarum. 69. (1993)
• [Publications] K. Uno: "Varietal difference in growth directions of rice crown roots and relation and diameter of crown roots." Japan. J. Breed.42. 779-786 (1992)