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

1993 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): 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, 教授 (70009330) ; 一井 眞比古 香川大学, 農学部, 教授 (50036076) ; 上島 脩志 神戸大学, 農学部, 教授 (30031222) ; 長戸 康郎 東京大学, 農学部, 助教授 (10143413)
• Keywords: 根 / 遺伝子発現 / 遺伝子工学 / 養分吸収 / ストレス耐性 / 胚発生 / 突然変異

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:イネにおける根の形態および胚発生突然変異体など、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な突然変異体を多数作出することに成功した。コムギにおける種子根と生育後期の根の分布が密接な関係にあることを認め、根の分布は幼植物の根の伸長角度により評価し得ることを明らかにした。一部の短根突然変異および胚発生突然変異が1遺伝子劣性突然変異によることを明らかにし、それら遺伝子の染色体上の位置を同定した。また、イネの冠根の伸長方向が遺伝的に支配されていることを明らかにした。オオムギカルスにおける根の再分化能には第2および第7染色体上の遺伝子が関与している可能性の強いことを認めた。根長が顕著に短い突然変異体の短根性は細胞の短小化、または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。根の生長阻害はパーオキシダーゼ活性の高揚と関連することを認めた。2.養分吸収と代謝:多くの畑作物のP吸収量は根量と相関を示すこと、また根重当りのP吸収活性は土壌のP可給度と根の養分吸収の生理的特性によって決定されることを明らかにした。硝酸吸収能の低いイネの3突然変異体はいずれもアニオン/カチオン共輸送に関わる可能性が大きいことを示した。ホウレンソウの硝酸還元酵素(NR)ゲノムを含むDNA断片をクローニングベクターに組込み、組換え体約50万のDNAライブラリーを構築した。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、またオオムギにおける耐湿性極強品種は不定根を地面上に発生し、根に破生通気組織を形成することを明らかにした。根の低温処理によるイネ種子稔性の低下は葯長の低下と関連していること、またイネの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によるものであることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Fuse,T.: "Characterization of a rice mutants having an increased susceptibility to light stress at high temperature." Physiol.Plant.89. 799-804 (1993)
• [Publications] Hansen,A.P.: "Respiration and nitrogen fixation of hydroponically cultured Phaseolus vulgaris L.cv.OAC Rico and a supernodulating mutant." Planta. 189. 538-556 (1993)
• [Publications] Hamaguchi,H.: "Control of Supernodulation in intergeneric grafts of soybean and common bean." Crop Sci.33. 794-797 (1993)
• [Publications] Kitano,H.: "Hierarchical regulation of organ differentiation during embryogenesis in rice." Plant J.3. 607-610 (1993)
• [Publications] Matoh,T.: "Purification of a boron-polysaccharide complex from radish roots." Plant Cell Physiology. 34. 639-642 (1993)
• [Publications] Mizuno,K.: "Alteration of the structural properties of starch components by the lack of an isoform of starch branching enzyme in rice seeds." J.Biol.Chem.268(25). 19084-19091 (1993)
• [Publications] Oyanagi,A.: "The gravitropic response of roots and the shaping of the root system in cereal plants." Envir.Exp.Bot.33. 141-158 (1993)
• [Publications] Oyanagi,A.: "Relationship between root growth angle of seedlings and vertical distribution of roots in the field in wheat cultivars." Jpn.J.Crop Sci.62. 565-570 (1993)
• [Publications] Saraswati,R.: "Identification of Sesbania species from electrophoretic patterns of seed proteins." Tropical Agric.70. 282-285 (1993)
• [Publications] Sato,T.: "Intercellular localization of acid invertase in tomato fruit and molecular cloning of a cDNA for the enzyme." Plant Cell Physiol.34. 263-269 (1993)
• [Publications] Yoneyama,T.: "Natural abundance of ^<15>N in tropical plants with emphasis on tree legumes." Plant and Soil. 153. 295-304 (1993)
• [Publications] Ueno,K.: "Relationship between metocotyl length and crown root growth direction in rice." Jpn.J.Crop Sci.62. 132-133 (1993)