コムギのミトコンドリアゲノムに構造変異を起こす核因子の遺伝的解析

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07640824
• Research Institution: KIHARA INSTITUTE FOR BIOLOGICAL RESEARCH,YOKOHAMA CITY UNIVERSITY
• Principal Investigator: 荻原 保成 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助教授 (40185533)
• Keywords: ミトコンドリアゲノム / コムギ / エギプス / 核・細胞質雑種 / ミトコンドリアゲノムの構造変異 / 核因子 / 相同的組換え / 転写調節

Research Abstract

コムギの近緑野生種Aegilops crassaの細胞質(D^2)をもつパンコムギ農林26号[(cr)-N26]は短日条件下では可稔であるが、長日条件下では不稔となる日長感応性細胞質雄性不稔(PCMS)を示す。crassa細胞質に関する種々の組み合わせの核一細胞質雑種コムギにおけるミトコンドリア遺伝子のRFLP分析を行ってみると、N26,Chinese Springの核を持つ核置換系統では、正常であったが、農林61号の核ゲノムをもつ(cr)-N61、およびEMS処理をしてえられたFR-mutantのcoxIII,orf25遺伝子の近傍に構造変異が検出された。このことはミトコンドリアゲノムに構造変異をおこす核因子の存在を示唆する。構造変異をDNAレベルで解析するため、coxIII,orf25遺伝子近傍の約20kbpについてN26,(cr)-N26,FR-mutant,(cr)-N61のmtDNAをクローニング、物理地図を作成し、変異領域を特定した。さらに、塩基レベルで解析するため、それぞれの系統のcoxIII近傍領域約7kbp,orf25近傍領域約8bkpの塩基配列を決定した。crassa細胞質のorf25遺伝子のプロモーター領域の配列がrps7遺伝子の相同領域と組み換えを起こしていることが判明した。この再編成は転写単位の変換を示唆する。そこで、本年度は異なる核ゲノムの背景でのミトコンドリア遺伝子の転写パターンを解析した。上記4系統を、暗所で育成し、ミトコンドリア(mt)RNAを抽出した。mtRNAと機能が判明している10種類のミトコンドリア遺伝子(atpA,atp6,atp9,coxI,coxII,coxIII,cob,nad3/rps12,nad5ab,orf25)をプローブにして、ノーザンブロット解析を行った。10種類のミトコンドリア遺伝子のうち、orf25は核置換系統とその細胞質提供親であるAe.crassaとが異なる転写パターンを示した。このことは、ミトコンドリア遺伝子の転写パターンを変異させる核因子の存在を示唆する。

Research Products

• [Publications] Y.Ogihara et al: "Alloplasmic wheats with the cytoplasm of Aegilops crassa showing-photo period sensitive homoeotic mutations of anthers induce changes in mitochondrial DNA structures,and Aranscripti on patterns of mitochondrial genes" Molecular and General Genetics. (in press). (1997)