外来選択マーカーを用いない葉緑体遺伝子導入系の樹立

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14656005
• Research Institution: University of Shizuoka
• Principal Investigator: 小林 裕和 静岡県立大学, 大学院・生活健康科学研究科, 教授 (80170348)
• Keywords: シロイヌナズナ / 葉緑体形質転換 / 葉緑体ゲノム遺伝子導入 / 選択マーカー / acetohydroxyacid synthase / AHAS / acetolactate synthase / ALS

Research Abstract

今年度は,モデル実験植物として,遺伝子解析が最も進んでいるシロイヌナズナおよび葉緑体形質転換(葉緑体ゲノム遺伝子導入)が可能なタバコを取り上げた.特に,シロイヌナズナは,アブラナ科に属し,アブラナ科には,ナタネ,カラシ,ブロッコリー,カリフラワー,キャベツ,ハクサイ,ダイコン,カブラ,ワサビなど重要な野菜が含まれており,この観点からも重要である.シロイヌナズナにおける葉緑体形質転換の問題点として,(1)これまでタバコで成功しているスペクチノマイシンにより細胞が不可逆的な障害を受けること.(2)タバコに比べ葉細胞における葉緑体が小さくしかも疎に分布していること,さらに,(3)植物個体への再生効率が低いことが挙げられる.これらの問題点を克服するために,以下の研究を遂行した.
新規選択マーカーとなる可能性を有する20種類の除草剤について検討した.その結果,分岐鎖アミノ酸の合成に必要なacetohydroxyacid synthase (AHAS)[別称:acetolactate synthase (ALS)]を標的とする除草剤が必要な性質を有することを見いだした.AHASを標的とする除草剤6種類に対して,耐性となるAHAS上のアミノ酸置換は共通でない.6種類をさらに絞り込み,シロイヌナズナ触媒サブユニットに対して,W574L/S653I変異導入を試みた.これを葉緑体プロモーターの支配下に置いたコンストラクトを作製している.根プラスチドは機能する翻訳装置を持たないため,緑色組織葉緑体にパーティクルガン法による形質転換を試みる必要がある.シロイヌナズナについては,再生能力が高い緑色組織として,エコタイプBensheimの胚軸および葉組織が優れていた.

Research Products

• [Publications] 加藤秀起, 小林裕和: "σ因子の多様性からみた葉緑体の機能発現"植物細胞工学シリーズ. 17. 114-122 (2002)
• [Publications] Kobayashi, H., Kato, H.: "Symbiotic aspects of participation of multiplied s factors in functional chloroplasts. "Symbiosis and Eukaryotic Organells"(Sugiura, M., Obokata, J., eds.)"Logos Verlag Berlin, Berlin(印刷中). (2003)