ミトコンドリアの母性遺伝:雄性ミトコンドリア排除機構の分子細胞形態学的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440246
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 河野 重行 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (70161338)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松永 幸大 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (40323448)
• Keywords: 真正粘菌 / 変形体 / ミトコンドリア / 母性遺伝 / mtDNA / 配偶子 / ヒラアオノリ / ヒロハノマンテマ

Research Abstract

本研究は,真正粘菌,ヒラアオノリ,ヒロハノマンテマなどを用いて,1)ミトコンドリア遺伝様式の再評価と2)雄性ミトコンドリアの排除機構の細胞形態学的解析を行なう.ミトコンドリアの遺伝様式の解釈には多くの混乱が見られる.それは,特に植物の場合,ミトコンドリアの遺伝様式は,色素体と異なり厳密な意味で十分調査されていないことによる.
本研究では,1)定量PCR法を用いて,雄性配偶子と雌性配偶子のmtDNA量を厳密に定量するとともに,配偶子接合過程および成熟した二倍体個体およびその配偶子に残存する雄性mtDNAの残存量を大規模かつ厳密に定量することで,、雄性ミトコンドリアの次世代への寄与の程度を明らかにする.2)雌雄配偶子形成過程,配偶子接合過程におけるミトコンドリアの挙動を光顕と電顕を用いて観察し,雄性mt核およびmtDNAの選択的消化の有無と程度を明らかにする.そのために、(i)タイムラプスビデオによる極長時間のミトコンドリア蛍光顕微鏡観察システムと,(ii)オルガネラを対象としたミトコンドリア・色素体の識別FISH法の開発を行なう.13年度は,主に,性が二極化される以前の原始的な状態にある真正粘菌ミトコンドリアを用いて,1)mt核消失過程の生体観察,2)mt核消失の選択性と交配型,3)mt核消失後のミトコンドリア分解と次世代への遺伝を検討した.特に,3)では,i)mt核が消失したミトコンドリアとmt核が消失しなかったミトコンドリアの由来を,定量PCR法を用いてマイクロマニピュレーションで単離した個々の接合子に残存するmtDNAを定量することで明らかにした.ii)交配型の各組合せに関して,上記(i)と(ii)の検定を行い交配型とmt核消失との関係を明らかにした.また,同形配偶子生殖におけるミトコンドリアの遺伝様式を明らかにするため,ヒラアオノリを用いた実験系を整備した.

Research Products

• [Publications] Yamamoto, M: "Evolutionary relationships among multiple modes of cell division in the genus Nannochloris (Cholrophyta) revealed by genome size, actin geno multiplicity, and phylogeny"J. Phycol. 37. 106-120 (2001)
• [Publications] Miyazawa, Y.: "Differential regulation of starch synthesis gene expression during amyloplast development in cultured tobacco BY-2 cells"J. Plant Physiol.. 158. 1077-1084 (2001)
• [Publications] Takano, H.: "The complete DNA sequence of the mitochondrial genome of Physarum polycephalum"Mol Gen Genet.. 264. 539-545 (2001)
• [Publications] Matsunaga, S.: "Sex determination by sex chromosomes in dioecious plants"Plant Biology. 3. 481-488 (2001)
• [Publications] Uchida, W.: "Interstitial telomere-like repeats in the genome of Arabidopsis thaliana"Genes Genet. Syst.. (in press). (2002)
• [Publications] Nakao, S.: "RAPD isolation of a Y chromosome-specific ORF in a dioecious plant, Silene latifolia"Genome. (in press). (2002)
• [Publications] 河野重行(分担執筆): "新ミトコンドリア学"共立出版. 434 (2001)