2003 Fiscal Year Annual Research Report

植物のレドックス制御による遺伝子発現の解明と分子育種への応用

Research Project

Project/Area Number	15380078
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Research Institution	Kinki University
Principal Investigator	重岡成近畿大学, 農学部, 教授 (80140341)
Keywords	アスコルビン酸ペルキオシダーゼ / 選択的スプライシング / 細胞内レドックス制御 / SRタンパク質 / 過酸化水素 / 環境ストレス / 遺伝子発現制御 / 転写後調節
Research Abstract	本研究では、多くの遺伝子発現を制御可能なレドックス制御系の構築、およびそれを利用した環境ストレス耐性植物の創製を目標とし、種々の解析を行ったので、以下にその要約を示す。 1)APXアイソザイムの遺伝子発現制御機構と細胞内レドックスの関連性の解析 a.APXの発現制御機構の解析活性酸素種の主要な発生源である葉緑体の過酸化水素消去能が、酸化的ストレス誘導性遺伝子である細胞質型アスコルビン酸ペルオキシダーゼ(cAPX)の発現に及ぼす影響を明らかにするために、葉緑体内の過酸化水素消去能を向上させた形質転換タバコにおけるcAPXの応答を野生株と比較した。その結果、形質転換植物では強光2時間後以降におけるcAPXの誘導が認められなかった。細胞内過酸化水素レベルは強光の後期におけるcAPXの発現誘導に機能していることが示された。 b.葉緑体型APXの選択的スプライシングによる転写後発現制御機構の解析高等植物のチラコイド膜結合型およびストロマ型APXの植物特異的シス因子/SREを介した選択的スプライシング機構のトランス因子の同定を試みた。Three-hybrid Systemによる解析の結果、19種類のシロイヌナズナSRタンパク質の中で2種類(SC30、SC33)がSREに特異的に結合した。これらを過剰/抑制発現させた形質転換シロイヌナズナ用いたin vivo スプライシシグ解析の結果、SC30およびSC33過剰発現体において明らかなスプライシング効率の抑制が認められた。 2)レドックス応答に関連した遺伝子の探索と抗酸化酵素遺伝子の発現調節機構の解析タバコBY-2細胞およびシロイヌナズナ緑色懸濁培養細胞T87を対象に、シロイヌナズナ由来cAPX1cDNAを用いて過剰発現およびRNAiによる発現抑制細胞を作製した。得られた細胞のレドックス状態をフルオレセインによる蛍光測定により評価した結果、各々の野生株に較べ過剰発現細胞は還元状態に発現抑制細胞は酸化状態にそれぞれシフトしていることが確認された。cAPX発現抑制BY-2細胞を用いたRT-PCRの結果より、PALやHSP遺伝子群の一部について細胞内レドックス状態に応答した発現レベルの上昇が確認された。以上の結果から、今回作製した細胞内レドックス状態改変細胞がレドックス応答遺伝子探索のための良いシステムとなることがが明らかになった。

Research Products
(11 results)

All Other

All Publications (11 results)

[Publications] Yoshimura, K., et al.: "Enhancement of stress tolerance in transgenic tobacco plants overexpressing Chlamydomonas glutathione peroxidase in chloroplasts or cytosol"The Plant Journal. 37. 12-33 (2004)
[Publications] Mohamed, El-A., et al.: "Overexpression of bacterial catalase in tomato plants chloroplasts enhances photooxidative stress tolerance"Plant Cell and Environment. 26. 2037-2046 (2003)
[Publications] Ishikawa, T., et al.: "Effect of iron on the expression of ascorbate peroxidase in Euglena gracilis"Plant Science. 165. 1363-1367 (2003)
[Publications] Wada, K., et al.: "Crystal structure of chloroplastic ascorbate peroxidase from tobacco plants and structural insights for its instability"Journal of Biochemistry. 134. 239-244 (2003)
[Publications] Madhusudhan, R., et al.: "Post-transcriptional regulation of ascorbate peroxidase during light adaptation of Euglena gracilis Z"Plant Science. 165. 233-238 (2003)
[Publications] Kobayashi, D., et al.: "Molecular characterization and redox regulation of phosphoribulokinase from the cyanobacterium Synechococcus PCC7942"Plant and Cell physiology. 44. 269-276 (2003)
[Publications] Madhusudhan, R., et al.: "Characterization of an ascorbate peroxidese in plastids of tobacco BY-2 cells"Physiologia Plantarum. 117. 550-557 (2003)
[Publications] Takeda, T., et al.: "Molecular characterization of glutathione peroxidase-like protein in halotolerant Chlamydomonas sp.W80"Physiologia Plantarum. 117. 467-475 (2003)
[Publications] Mizohata, E., et al.: "Chemical modification of arginine alleviates the decline in activity during catalysis of spinach Rubisco"Physiologia Plantarum. 301. 591-597 (2003)
[Publications] 石川孝博ら: "レドックスと代謝エンジニアリング"蛋白質核酸酵素. 48. 2145-2153 (2003)
[Publications] 重岡成ら: "植物はなぜビタミンCを多く含むのか?-光・酸素毒防御系への関与-"ビタミン. 77. 363-375 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

植物のレドックス制御による遺伝子発現の解明と分子育種への応用

Principal Investigator

重岡 成 近畿大学, 農学部, 教授 (80140341)

Research Products

[Publications] Yoshimura, K., et al.: "Enhancement of stress tolerance in transgenic tobacco plants overexpressing Chlamydomonas glutathione peroxidase in chloroplasts or cytosol"The Plant Journal. 37. 12-33 (2004)

[Publications] Mohamed, El-A., et al.: "Overexpression of bacterial catalase in tomato plants chloroplasts enhances photooxidative stress tolerance"Plant Cell and Environment. 26. 2037-2046 (2003)

[Publications] Ishikawa, T., et al.: "Effect of iron on the expression of ascorbate peroxidase in Euglena gracilis"Plant Science. 165. 1363-1367 (2003)

[Publications] Wada, K., et al.: "Crystal structure of chloroplastic ascorbate peroxidase from tobacco plants and structural insights for its instability"Journal of Biochemistry. 134. 239-244 (2003)

[Publications] Madhusudhan, R., et al.: "Post-transcriptional regulation of ascorbate peroxidase during light adaptation of Euglena gracilis Z"Plant Science. 165. 233-238 (2003)

[Publications] Kobayashi, D., et al.: "Molecular characterization and redox regulation of phosphoribulokinase from the cyanobacterium Synechococcus PCC7942"Plant and Cell physiology. 44. 269-276 (2003)

[Publications] Madhusudhan, R., et al.: "Characterization of an ascorbate peroxidese in plastids of tobacco BY-2 cells"Physiologia Plantarum. 117. 550-557 (2003)

[Publications] Takeda, T., et al.: "Molecular characterization of glutathione peroxidase-like protein in halotolerant Chlamydomonas sp.W80"Physiologia Plantarum. 117. 467-475 (2003)

[Publications] Mizohata, E., et al.: "Chemical modification of arginine alleviates the decline in activity during catalysis of spinach Rubisco"Physiologia Plantarum. 301. 591-597 (2003)

[Publications] 石川孝博ら: "レドックスと代謝エンジニアリング"蛋白質 核酸 酵素. 48. 2145-2153 (2003)

[Publications] 重岡 成ら: "植物はなぜビタミンCを多く含むのか?-光・酸素毒防御系への関与-"ビタミン. 77. 363-375 (2003)

重岡成近畿大学, 農学部, 教授 (80140341)

[Publications] 石川孝博ら: "レドックスと代謝エンジニアリング"蛋白質核酸酵素. 48. 2145-2153 (2003)

[Publications] 重岡成ら: "植物はなぜビタミンCを多く含むのか?-光・酸素毒防御系への関与-"ビタミン. 77. 363-375 (2003)