細胞質・核遺伝子クロストークの分子的解明と作物育種への応用

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06304011
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 三上 哲夫 北海道大学, 農学部, 教授 (50133715)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内宮 博文 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (50142229) ; 平井 篤志 東京大学, 農学部, 教授 (60023470) ; 飯田 滋 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (30012777) ; 門脇 光一 農水省農業生物資源研究所, 分子育種部, 主任研究官 ; 岸谷 幸枝 東方大学, 農学部, 助手 (60005634)
• Keywords: 細胞質遺伝子 / 核遺伝子 / クロストーク / 雄性不稔性 / ゲノム / 遺伝子移行 / リボソームタンパク質遺伝子 / 遺伝子発現

Research Abstract

(1)テンサイのミトコンドリア遺伝子coxIの転写産物は、正常株、雄性不稔株間で相違する。しかも興味深いことに、稔性回復核遺伝子により稔性を回復した株のcoxI転写バターンは雄性不稔性とは異なり、むしろ正常株のcoxIのパターンに類似している。戻し交配集団を用いて、稔性回復核遺伝子とcoxI転写パターンの分離を調査した結果、共分離は認められず、coxIの発現は稔性回復遺伝子の作用に応答しないことが判った。一方、coxI遺伝子の転写に影響を及ぼす1個の核遺伝子の存在が示され、ミトコンドリア・核遺伝子間のクロストーク解明に有用な実験系として注目される。
(2)ブラシカ属植物のイトコンドリア遺伝子nad3,coxIIIの転写レベルでの発現を調べ、核遺伝子の影響を検出した。
(3)イネミトコンドリアより細胞核ゲノムへ移行したrps11遺伝子の相同配列は2コピー存在し、いずれもミトコンドリアへのターゲットに必要なプレシーケンス配列を有していることが明らかとなった。
(4)イネ葉緑体から細胞核へ移行したリボソームタンパク質遺伝子rp112, rp113, rp124, rps9の染色体マッピングを行い、これらの遺伝子がクラスターを形成せず別個の染色体に散在していることを証明した。
葉緑体遺伝子rbcLの塩基配列を決定し、端子葉植物の系統進化を推定すると共に、核へ移行したと考えられるrp123遺伝子の葉緑体ゲノム上のフットプリントを解析した。
(6)核遺伝子間クロストーク解明の基礎として、small Gタンパク質と相互作用する未知のタンパク質コード遺伝子をクローン化した。

Research Products

• [Publications] Kubo, T.: "A dupllcated sequence in sugerbeet mitochondrial transcripts is differentially edited : analysis of orfB and its derivative orf324 mRNAs." Biochimica et Biophysica Acta. 1307. 259-262 (1996)
• [Publications] Aii. J.: "Expansion of the IR in the chloroplast genomes of buckwheat species is due to incorporation of an SSC sequence that could be mediated by an inversion." Current Genetic. in press.
• [Publications] 三上 哲夫: "細胞質雄性不稔性-発現のメカニズムと雄性不稔遺伝子の設計" 遺伝. 50・6. 412-416 (1996)
• [Publications] Nakazono, M.: "The gene for a subunit of the ABC-type heme transporter is transcribed together with the gene for subunit 6 NADH dehydrogenase in rice mitochondria." Current Genetics. 29. 412-416 (1996)
• [Publications] Nakazono, M.: "A chloroplast-derived sequence is utilized as a source of promoter sequences for the gene for subunit 9 of NADH dehydrogenase (nad9) in rice mitochondria." Molecular and General Genetics. 232. 371-378 (1996)
• [Publications] Kadowaki, K.: "Targeting presequence acqusition after mitochondrial gene transter to the nucleus occurs by duplication of existing targeting signal." EMBO Journal. 15. 6652-6661 (1996)