シロイヌナズナ完全長cDNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13202075
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 関 原明 理化学研究所, 植物分子生物学研究室, 研究員 (80281624)
• Keywords: シロイヌナズナ / 完全長cDNA / cDNAマイクロアレイ / 乾燥ストレス / 低温ストレス / 塩ストレス / プロモーター解析

Research Abstract

本研究では、モデル高等植物のシロイヌナズナを用い、シロイヌナズナ完全長cDNAマイクロアレイを用いた解析により、種々のストレス、ホルモンおよび光に応答する遺伝子や種々の植物組織特異的に発現する遺伝子等を単離、同定する。同定された遺伝子に関してプロモーター解析(シス配列の検索など)を行う。
ビオチン化cap trapper法によりシロイヌナズナの完全長cDNAライブラリーをこれまでに19種類作製し、これまでに約150,000個のcDNAクローンを単離した。それらをクラスタリングしたところ、約14,000個の独立したcDNAグループに分類された。
これまでに単離した約7000個の完全長cDNAクローンを用いて完全長cDNAマイクロアレイを作製し、乾燥、低温、塩などのストレスおよび植物ホルモンABAに応答する遺伝子の同定を試みた。その結果、乾燥、低温、塩およびABA誘導性遺伝子はそれぞれ、277個、53個、194個、243個同定された。これら同定された誘導性遺伝子の中には転写因子と相同性を持つものが40個存在しており、乾燥、低温、塩、ABAのシグナル伝達経路には多くの遺伝子発現制御機構が存在していることが明らかとなった。また、同定された乾燥、低温、塩ストレス誘導性遺伝子の重なり具合について調べたところ、乾燥と塩ストレスの両方により誘導される遺伝子は、乾燥と低温ストレスの両方により誘導される遺伝子や低温と塩ストレスの両方により誘導される遺伝子よりもはるかに多く存在していた。これらの結果は、乾燥と塩ストレスのシグナル伝達経路は、低温ストレスのシグナル伝達経路よりもよりクロストークしている、というこれまでに考えられていたモデルと一致した。さらに、同定された低温誘導性遺伝子のプロモーターについて解析したところ、これまでに報告されている低温誘導性の遺伝子発現に関与するシス配列DREをプロモーター領域に持たない遺伝子が存在しており、低温誘導性の遺伝子発現に関与する新規なシス配列の存在が示唆された。

Research Products

• [Publications] Seki et al.: "Monitoring the expression pattern of 1300 Arabidopsis genes under drought and cold stresses using a full-length cDNA microarray"Plant Cell. 13. 61-72 (2001)
• [Publications] Seki et al.: "Arabidopsis encyclopedia using full-length cDNAs and its application"Plant Physiology and Biochemistry. 39. 211-220 (2001)
• [Publications] Inoue et al.: "Identification of CRE1 as a cytokinin receptor from Arabidopsis"Nature. 409. 1060-1063 (2001)
• [Publications] Yoshiba et al.: "Characterization of four extensin genes in Arabidopsis thaliana by differential gene expression under stress and non-stress conditions"DNA Research. 8. 115-122 (2001)
• [Publications] Iuchi et al.: "Regulation of drought tolerance by gene manipulation of 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase, a key enzyme in abscisic acid biosynthesis, in Arabidopsis"Plant Jourmal. 27. 325-333 (2001)
• [Publications] Taji et al.: "Important roles of drought- and cold-inducible genes for galactinol synthase in stress tolerance in Arabidopsis thaliana"Plant Journal. (in press). (2002)
• [Publications] 澤崎 達也 他: "植物cDNAからの無細胞蛋白質合成系:コムギ胚芽を用いた網羅的発現"蛋白質、核酸、酵素 臨時増刊号"構造プロテオミクス、蛋白質ネットワークの構造生物学". (in press). (2002)
• [Publications] 松井 南 他: "シロイヌナズナゲノムの機能解析、ポストシークエンスのゲノム科学"中山書店. 14 (2001)
• [Publications] 篠崎一雄 他: "シロイヌナズナゲノム上に同定された転写因子の遺伝子、植物ゲノム機能のダイナミズム"シュプリンガー、フェアラーク東京株式会社. 6 (2001)
• [Publications] 櫻井哲也 他: "植物関連データベースとその利用法、実践バイオインフォマティクス"講談社サイエンティフィク (In press). (2002)