高等植物3量体G蛋白質の構造と機能解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10660318
• Research Institution: Fukui Prefectural University
• Principal Investigator: 岩崎 行玄 福井県立大学, 生物資源学部, 助教授 (20193732)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 旭 正 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (10023392)
• Keywords: Gibberellin / G protein / Plant hormone / Promoter / Rice / Transgenic rice

Research Abstract

我々は、イネ矮性変異体、大黒(d1)が、3量体Gタンパク質αサブユニットに変異を有することを明らかにした。この変異株は、矮性、短粒、濃緑葉などの特徴ある表現型を示す。つまり、イネ3量体Gタンパク質は、節間や種子形成に重要な機能を有していると考えらえる。本研究課題においては、この変異体を利用して、3量体Gタンパク質が関与する、外来シグナル、レセプター、エフェクターの各分子を同定し、矮性、短粒の原因となるメカニズムの解明を目指した。
(1)イネ3量体Gタンパク質αサブユニットが関与する植物ホルモンの同定。
ジベレリンを半種子に投与した場合、大黒d1は野生型に比べて、低濃度のジベレリン存在下で、αアミラーゼの生合成能が著しく低下していた。ただし、高濃度のジベレリン存在下では、大黒d1も野生型に匹敵するαアミラーゼを蓄積した。このことは、3量体Gタンパク質は、低濃度のジベレリンの情報伝達に関与することを示唆している。現在までの結果は、すべてのジベレリンの情報伝達にGタンパク質が関与するわけではなく、特定の組織(イネの場合はアリューロン層)のジベレリン情報伝達に、しかも濃度依存的(低濃度)に、3量体Gタンパク質が機能していると推定している。
(2)3量体G蛋白質αサブユニット遺伝子のプロモーター解析。
3量体Gタンパク質αサブユニットのゲノミックDNAを単離した。この遺伝子を用いて、大黒d1が、野生型に復帰することを確認した。次に、この遺伝子のプロモーター領域にGUS遺伝子を連結し、これを導入した形質転換植物を作成した。T2種子において、アリューロン層にGUSの発現を確認した。この組織は、ジベレリンのシグナルを受けて、αアミラーゼを合成する組織である。大黒d1では、アルーロン層でのαアミラーゼの生合成が阻害されている。今回の発現部位の結果は、G蛋白質がジベレリン情報伝達に関与することを裏ずけた。

Research Products

• [Publications] Fujisawa, Y.: "Suppression of the hete rotrimeric G protein causes abnormal morphology, including dwarfism, in rice."Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96. 7575-7580 (1999)
• [Publications] 岩崎行玄: "Gタンパク質の改変でイネの矮性化が実現(トピックス)"バイオサイエンスとバイオインダストリー. 57. 751-752 (1999)
• [Publications] 岩崎行玄: "Gタンパク質の改変でイネの矮性化が実現(目で見るバイオ)"バイオサイエンスとバイオインダストリー. 57. 729-730 (1999)
• [Publications] 藤澤由紀子: "シグナル伝達の代表的分子:植物3量体Gタンパク質の特性"化学と生物. 37. 705-707 (1999)