種子貯蔵タンパク質遺伝子発現の環境要因応答機能の遺伝学的解析

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05640722
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 内藤 哲 北海道大学, 農学部, 教授 (20164105)
• Keywords: アラビドプシス / ダイズ / 種子貯蔵タンパク質 / トランスジェニック植物 / β-グルクロニダーゼ / 突然変異株 / エチオニン耐性

Research Abstract

ダイズの主要な種子貯蔵タンパク質の一つであるβ-コングリシニンはα、α′およびβの3つのサブユニットを持つが、βサブユニット遺伝子はアブシジン酸や植物の栄養条件によって発現が変化することが知られており、遺伝子発現の制御機構を調べる系として興味深い性質を持っている。ダイズ植物を硫酸イオン欠乏条件下で栽培するとβサブユニットの蓄積が特異的に増加し、一方ダイズ未熟子葉をメチオニン存在下で培養するとβサブユニットの発現が抑制される。
βサブユニット遺伝子のプロモーター領域とβ-グルクロニダーゼ遺伝子(GUS)との融合遺伝子を持つトランスジェニック・シロイヌナズナ(Pβ-GUS株)を作出した。Pβ-GUS株とメチオニン過剰蓄積変異株とを掛け合わせ、導入遺伝子に関しても、メチオニン過剰蓄積変異に関しても共にホモ接合体となった株を確立し、種子でのGUS活性の発現を解析した。Pβ-GUS株の種子におけるGUS活性は、メチオニン過剰蓄積変異を導入することにより、約1/20に抑えられた。また、Pβ-GUS株とメチオニン過剰蓄積変異株との間で正逆交雑を行ったところ、メチオニン過剰蓄積変異株を母株にした場合にのみ、F1種子でのGUS活性が抑えられた。このことは母株から転流したメチオニンによって、種子でのβサブユニット遺伝子プロモーターの活性が制御されることを示唆している。

Research Products

• [Publications] S.Naito,: "Expression of a soybean(Glycine max[L.]Merr.)seed storage protein gene in transgenic Arabidopsis thaliana and its response to nutritional stress and to abscisic acid mutations." Plant Physiology. 104. 497-503 (1994)
• [Publications] K.Inaba,: "Isolation of an Arabidopsis thaliana mutant,mto1,that overaccumulates soluble methionine:temporal and spatial patterns of soluble methionine accumulation." Plant Physiology. 104. 881-887 (1994)
• [Publications] M.Y.Hirai,: "Differential regulation of soybean seed storage protein gene promoter-GUS fusions by exogenously applied methionine in transgenic Arabidopsis thaliana." Plant Cell Physiology. 35. 927-934 (1994)
• [Publications] S.Naito,: "Maternal effects of mto1 mutation,that causes overaccumulation of soluble methionine,on the expression of a soybean β-conglycinin gene promoter-GUS fusion in transgeinc Arabidopsis thaliana." Plant Cell Physiology. 35. 1057-1063 (1994)