全能性の基礎となる遺伝子構造とその発現の解析

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63622001
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 谷藤 茂行 北海道大学, 理学部, 教授 (50000774)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 研三 名古屋大学, 農学部, 助教授 (80164292) ; 町田 泰則 名古屋大学, 理学部, 教授 (80175596) ; 大野 哮司 北海道大学, 農学部, 教授 (00011726) ; 岩渕 雅樹 京都大学, 理学部, 教授 (30000839) ; 岡田 吉美 東京大学, 理学部, 教授 (30011703)
• Keywords: 植物細胞全能性 / 植物細胞の発生分化 / 植物遺伝子 / 遺伝情報発現 / 遺伝子導入 / 転写制御 / 組織特異的発現 / トランスジェニック植物

Research Abstract

植物の全能性発現の基盤である遺伝情報の発現機構を若干の主要核遺伝子について調べた。貯蔵組織特異的発現を制御するcis制御配列が、イネのグルテリン遺伝子、サツマイモのスポラミンや、β-アミラーゼの遺伝子で発見された。スポラミンのmRNAは塊根で合成されるが、ショ糖があると葉でも作られる。その制御に関連するcis配列は、5'上流域内に存在するBox2、Box3配列と考えられた。ヒストンのmRNAはDAN合成期に転写されるが、コムギヒストンH3遺伝子について、5'上流に存在するヘサキマー、ノナマーのcis配列が発見され、さらに、それらに特異的に結合する核蛋白、HBP-1a、HBP-1b、HBP-2が検出された。HBP-1aのcDNAクローンも調査され、.HBP-1aがロイシンジッパー構造を持つこともわかった。組織特異的発現を示すシカクマメのキモトリプシンインヒビターについては、3個の核遺伝子のクローンの一次構造が解析された。
遺伝子発現は、プロモーター以外の周辺DNAによって影響される。タバコに導入されたCaMV35Sプロモーター付lacZ遺伝子の発現は細胞株間で変異するが、導入遺伝子とゲノムDNAとの境界部分がクローン化され、解析された。遺伝子を導入し、植物の応答を探ることも重要な手段である。RiプラスミドT-DNAは植物体を矮化する子が、それはT-DNA中のORF-12遺伝子によることが知られた。TMVのcDNAが導入されたタバコではTMVが発現した。ウィルスを選ぶことで、植物に感染免疫を付加することができた。
植物の発生・分化は核とオルガネラの協調に依存する。そこで、イネの葉力体DNAも研究され、全一次構造が決定された。核ゲノムの分化機構をみる為、コムギ核DNAのRFLP解析が進行中である。in vitro転写系の開発がコムギ胚抽出液で進められている。シロイヌナズナから、3種類のtRNAの遺伝子、計5個が得られ、一次構造が決定された。

Research Products

• [Publications] SAITO,T.: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 84. 6074-6077 (1987)
• [Publications] MESHI,T.: EMBO J.6. 2557-2563 (1987)
• [Publications] TAKAMATSU,N.: EMBO J.6. 307-311 (1987)
• [Publications] YAMAYA,J.: Mol.gen.Genet.211. 520-525 (1988)
• [Publications] YAMAYA,J.: Mol.gen.Genet.215. 173-175 (1988)
• [Publications] YAMAYA,J.: Mol.Plant-Microbe.Int.in press.
• [Publications] TABATA,T.: Plant Cell Physiol.28. 73-82 (1987)
• [Publications] MIKAMI,K.: FEBS Let.223. 273-278 (1987)
• [Publications] KAWATA,T.: FEBS Let.239. 319-323 (1988)
• [Publications] MIKAMI,K.: Plant Cell Physiol.30. 107-119 (1989)
• [Publications] PEYACHOKNAGUL,S.: Plant Mol.Biol.
• [Publications] YAMAMOTO,A.: Mol gen.Genet.206. 174-177 (1987)
• [Publications] USAMI,S.: Mol gene.Genet.209. 221-226 (1987)
• [Publications] MATUMOTO,S.: Gene. 66. 19-29 (1988)
• [Publications] USAMI,S.: Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 85. 37483752 (1988)
• [Publications] NIWA,Y.: Nucl.Acids Res.16. 7647-7661 (1988)
• [Publications] HATTORI,T.: Plant Mol.Biol.11. 417-426 (1988)
• [Publications] YAMAZAKI,K.: Mol.Gen.Genet.209. 445-452 (1987)
• [Publications] TAKAIWA,F.: FEBS Let.221. 43-47 (1987)
• [Publications] TAKAIWA,F.: Mol.gen.Genet.208. 15-22 (1987)
• [Publications] KANDA,M.: Jpn.J.Genet.66. 127-136 (1988)
• [Publications] MOROTA,H.: Jpn.J.Genet.62. 363-368 (1987)
• [Publications] OONO,Y.: Jpn.J.Genet.62. 501-505 (1987)
• [Publications] HARA,A.: Bot.Mag.Tokyo. 101. 131-140 (1988)
• [Publications] MOROTA,H.: Theor.Appl.Genet.76. 161-164 (1988)
• [Publications] NAKAMURA,T.: Plant Science. 56. 213-218 (1988)
• [Publications] TORIYAMA,K.: Bio/Technology. 6. 1072-1075 (1988)
• [Publications] NISHIZAWA,Y.: Jpn.J.Genet.62. 389-395 (1987)
• [Publications] KANNO,A.: Plant Science. 59. 95-99 (1989)
• [Publications] HIRATSUKA,J.: Mol.gen.Genet.
• [Publications] 岩渕雅樹: 日本農芸化学会誌. 62. 1684-1687 (1988)
• [Publications] 中村研三: 発酵と工業. 45. 874-882 (1987)
• [Publications] 中村研三: 化学と生物. 26. 391-398 (1988)
• [Publications] 中村研三: 日本農芸学会誌. 63. 9-17 (1989)
• [Publications] 山崎健一: 化学と生物. 26. 555-556 (1988)
• [Publications] 中村研三、高橋岡田編: "「細胞・分子レベルにおける植物育種」(貯蔵蛋白質遺伝子)" 秀潤社, 210-237 (1989)
• [Publications] 岡田吉美、岡田節人編: "「トランスジェニックバイオロジー」(トランスジェニックプラント,明日への展開)" 講談社サイエンティフィック, (1989)
• [Publications] 内宮博文,赤沢編: "「植物の細胞生物学的研究法」(DNA導入法による発現系)" 共立出版, 119-122 (1987)
• [Publications] 内宮博文: "DNA mediated transformation through plant cell culture-Intergration and control of methabolic processes:Pure and Applied Aspects." Cambridge University Press., 501-515 (1987)
• [Publications] 岩渕雅樹,赤沢編: "「植物の細胞生物学的研究法」(細胞分裂周期に依存する遺伝子転写発現制御系)" 共立出版, 207-216 (1987)
• [Publications] 岩渕雅樹,江口吾朗: "「細胞分化の安定性と転換性」(高等植物細胞分化の遺伝子的背景)" 東京化学同人, 124-137 (1988)
• [Publications] 高岩文雄,赤沢編: "「植物の細胞生物学的研究法」(イネグルテリン)" 共立出版, 247-260 (1987)
• [Publications] 服部束穂,赤沢編: "「植物の細胞生物学的研究法」(サツマイモ塊根主要蛋白質スポラミン遺伝子の構造とその発現)" 共立出版, 261-276 (1987)
• [Publications] 谷藤茂行,赤沢編: "「植物の細胞生物学的研究法」(植物の重複性遺伝子)" 共立出版, 277-287 (1987)
• [Publications] 松本省吾,赤沢編: "「植物の細胞生物学的研究法」(Tiプラスミドベクターによる遺伝子導入と外来遺伝子発現の研究)" 共立出版, 191-200 (1987)
• [Publications] 岡田吉美,高橋万右衛門: "「植物育種の細胞分子レベルにおける展開」(ウィルス遺伝子の植物育種への利用)" 秀潤社, 238-260 (1989)