植物の環境適応性の改良に向けての減数分裂期細胞特異的エンハンサーの解析

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09760001
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 金澤 章 北海道大学, 農学部, 助手 (30281794)
• Keywords: 高等植物 / 分子遺伝学 / 育種学 / ミトコンドリア / 遺伝子発現 / 減数分裂 / 環境適応性 / ATP合成

Research Abstract

ミトコンドリアの機能発現が植物の環境適応性に関与している可能性について調べ、組織特異的な遺伝子発現に関与するエンハンサーの存在を明らかにするという観点から以下の研究を行った。イネにおいて核ゲノムにコードされ、ミトコンドリアへ輸送されて機能するタンパク質である、Rieske Iron-Sulfur Protein (RISP)、F1-ATP合成酵素のδ'とεサブユニットのcDNAをそれぞれ単離し、その解析をおこなった。いずれの遺伝子に関しても、多数のcDNAを解析し、さらにゲノミックサザン法による解析を併せておこなった。その結果、RISPに関しては遺伝子がゲノム中に2コピー存在することが明らかになり、一方はトウモロコシでクローン化されたもの、他方はタバコでクローン化されたものに高い相同性を示し、それぞれイネのRISP1、RISP2と名づけた。また、F1-ATP合成酵素のδ'εサブユニットはいずれもシングルコピーの遺伝子であることが明らかになった。δ'サブユニットに関しては、これまで双子葉植物においてのみ検出されていたが、本研究の結果から単子葉植物のイネにおいてもこの遺伝子が存在し、発現していることが示された。得られたcDNAをプローブとしたノーザン解析をイネのさまざまな発育ステージから抽出したmRNAに対しておこなった。その結果、いずれの遺伝子の発現も減数分裂期を含む幼穂において高いことが明らかになった。εサブユニット遺伝子のゲノミッククローンを単離し、その構造を解析したところ、遺伝子は2つのエクソンからなることが明らかになった。現在、この遺伝子の上流域をGUS遺伝子に連結させたレポータープラスミドを構築し、タバコに導入して、組織特異的発現を解析することを試みている。

Research Products

• [Publications] Akira Kanazawa: "Small interspersed sequences that serve as recombination sites at the cox2 and atp6 loci in the mitochondrial genome of soybean are widely distributed in higher plants." Current Genetics. (未定)(in press). (1998)
• [Publications] Azumi Tozuka: "Composite and clinal distribution of Glycine soja in Japan revealed by RFLP analysis of mitochondrial DNA." Theoretical and Applied Genetics. 96(in press). (1998)
• [Publications] Akira Kanazawa: "Phylogenetic relationships in the genus Nelumbo based on polymorphism and quantitative variations in mitochondrial DNA." Genes and Genetic Systems. 73. 31-36 (1998)
• [Publications] Akira Kanazawa: "Rapid decrease in DNA content induced by gamma irradiation in cultured cells of tobacco." Radioisotopes. (未定)(in press). (1998)