2021 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of intracellular gene transfer from chloroplasts to mitochondria
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19K22405
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
小田原 真樹 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (40460034)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞内遺伝子移行 / 葉緑体 / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、葉緑体DNAに導入した遺伝子のミトコンドリアDNAへの移行を解析することにより、被子植物のミトコンドリアゲノム多様性を生み出す葉緑体からミトコンドリアへの遺伝子移行の証明を行うことを目的とした。これは同時にミトコンドリアの形質転換を行うことを意味し、未だ確立されていない多細胞植物におけるミトコンドリア形質転換法を確立することも本研究の目的とした。
ミトコンドリア選抜マーカー遺伝子を葉緑体DNAに導入した葉緑体形質転換体を作製し、ミトコンドリア選抜条件で培養を行うことにより、葉緑体DNAからミトコンドリアDNAへマーカー遺伝子が移行した植物体の取得を試みた。選抜の結果得られた複数の形質転換体ではマーカー遺伝子の転移を示すシグナルがサザンブロット法で得られたが、その転移先の同定には至らなかった。
続いて特定のミトコンドリアゲノム座位へマーカー遺伝子を移行させるため、マーカー遺伝子の両側にミトコンドリアDNA相同配列を付加した葉緑体形質転換体を作製した。葉緑体から核への遺伝子移行は熱処理により誘導されることが報告されている。ミトコンドリアマーカー遺伝子の発現量解析から、葉緑体からミトコンドリアへの遺伝子移行が同様の熱処理によって誘導されている可能性が示唆された。この熱処理を行なった葉緑体形質転換体を用いて、ミトコンドリア選抜条件での培養を行った。
選抜により取得した形質転換体のミトコンドリアゲノム標的部位を解析した結果、その殆どは偽陽性であったものの、ミトコンドリアDNAへの遺伝子移行がわずかに起きている可能性がある株も存在した。この株に関しては引き続き解析を行う。以上の結果は、今回用いた系では、葉緑体からミトコンドリアへの遺伝子移行が高頻度ではないこと、そしてその機構の証明にはより強力な選抜系が必要であることを示唆している。
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