1993 Fiscal Year Annual Research Report
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04454011
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
福田 裕穂 東北大学, 理学部, 助教授 (10165293)
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| Keywords | ヒャクニチソウ / 細胞分化 / 管状要素 / 不可逆過程 / 細胞死 / 二次細胞壁 / リグニン / 遺伝子導入 |
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| Research Abstract |
ヒャクニチソウ葉肉細胞から管状要素(道管・仮道管細胞)への細胞分化過程には変換点が存在(分化誘導後48時間目頃)し、この時期を境に、分化が可逆的な過程から不可逆過程に移行する。今回の研究ではこの不可逆過程を生化学・分子生物学的に解析した。まず、二次細胞壁形成の分子マーカーの単離を試み、二次細胞壁のパターン形成に関与するチューブリン遺伝子、二次細胞壁特異的なリグニンの合成に関与する遺伝子であるphenylalanine ammonia-lyase(PAL)と細胞壁結合peroxidaseの遺伝子(cDNA)を単離した。このうちperoxidase遺伝子ZPO-Cは、管状要素分化特異的に、しかも、リグニン合成の直前に一過的に発現することが示され、不可逆過程でのみ発現することが明らかになった。また自己分解のよいマーカーとなるシステインタンパク質分解酵素cDNAの単離に成功した。この遺伝子を単離し、細胞壁形成に関連する遺伝子との発現制御の比較をすることで、不可逆過程を引き起こす仕組みに迫れるものと期待される。次に、分化の変換点で発現する遺伝子の単離を試みた。そして、そのような遺伝子のcDNAクローンとして、遺伝子TED2-4を48時間目の培養細胞由来のcDNAライブラリーから単離した。in situ hybridizationにより、これらの遺伝子の植物体での発現を調べたところ、TED3が道管に分化する能力を持った細胞に、TED4が木部に分化する能力を持った細胞に、またTED2が木部、師部両方に分化する能力を持った細胞で発現することが分かった。そして、葉肉細胞から管状要素への分化系において、細胞分化能力は木部・師部→木部→道管(管状要素)へと次第に制限されていくと推定された。
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[Publications] Suzuki,K: "Effects of 2,6-dichlorobenzonitrile on differentiation to tracheary elements of isolated mesophyll cells of Zinnia elegans and formation of secondary cell walls" Physiol.Plant.86. 43-48 (1992)
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[Publications] Kawahara,R.: "A gene expressed preferentially in the globular stage of somatic embryogenesis encodes elongation factor 1 α in carrot." Eur.J.Biochem.209. 157-162 (1992)
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[Publications] Fukuda,H.: "Control of xylem differentiation." Cellular Basis of Plant Growth and Development.(H.Shibaoka ed.). 85-92 (1992)
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[Publications] Fukuda,H.: "Tracheary element formation as a model system of cell differentiation." Int.Rev.Cytol.136. 289-332 (1992)
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[Publications] Fukuda,H.: "Molecular mechanism of xylem differentiation" J.Plant Research Special Issue. 3. 97-107 (1993)
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[Publications] Sato,Y.: "Interrelationship between lignin deposition and the activities of peroxidase isozymes in differentiating tracheary elements of Zinnia:Analysis with L-a-aminooxy-b-phenylpropionic acid and 2-aminoindan-2-phosphonic acid" Planta. 189. 584-589 (1993)
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[Publications] Demura,T.: "Molecular cloning and characterization of cDNAs associated with tracheary element differentiation in cultured Zinnia cells" Plant Physiology. 103. 815-821 (1993)
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[Publications] Fukuda,H.: "Redifferentiation of single mesophyll cells into tracheary elements" International J.Plant Science. (in press). (1994)
