環境による植物ミトコンドリアゲノムの構造変化とその意義

• Project/Area Number: 15658005
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Breeding science
• Research Institution: Meijo University
• Principal Investigator: 平井 篤志 名城大学, 農学部, 教授 (60023470)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2003: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: タバコ / 培養細胞 / ミトコンドリアゲノム / 緑葉

Research Abstract

真核生物が動物と植物に分かれるとき、その防御方法に違いが出た。植物細胞は外敵から身を守るために、強固な細胞壁を手に入れ外敵から身を守った。しかしそれにより失ったものは移動の自由である。そのため逆に、悪い環境から逃げることが出来ず、乾燥・高低温などの様々な外部環境に対して自ら身を守らなければならなかった。環境抵抗性を発揮するためには、エネルギーが必要であり、日頃からエネルギーを貯蔵する必要がある。幸い植物は光合成により太陽エネルギーを生物エネルギーに変換することが出来、それによって蓄えられたエネルギーの消費を必要最小限にすればよい。ミトコンドリアは遺伝子発現を精密に調整することによりそれを成し遂げていると考えられる。そしてそれを支えているのは、ミトコンドリアゲノムの可変性と考えられる。
これを証明するために、タバコ(Nicotiana tabacum L.cv.Bright Yellow)の緑葉とカルス、さらに培養細胞であるBY-2細胞におけるミトコンドリアゲノムの構造を引き続き調べた。具体的には3種の細胞から全DNAを抽出し、制限酵素で処理後ミトコンドリアDNAにcodeされている遺伝子atp1をプローブにしてサザンハイブリダイゼーションを行った。結果はatp1をプローブにした場合は緑葉と培養細胞で断片長に差がなかった。すなわちミトコンドリアゲノムのatp1をcodeする部分約4kbでは両者に変化が認められなかった。したがって、すでにatp6付近で変異があると報告しているが、それはごく限られた部分だけである可能性が出てきた。

Research Products

• [Journal Article] The complete nucleotide sequence and multipartite organization of the tobacco mitochondrial genome : comparative analysis of mitochondrial genomes in higher plants. (2005)
  • Author(s): Sugiyama, Y., Y.Watase, M.Nagase, A.Hirai, M.Sugiura
  • Journal Title: Mol.Genet.Genomics. 272 Pages: 603-615
• [Journal Article] Anaconda, a new class of transposon belonging to the Mu superfamily, has diversified by acquiring host genes during rice evolution. (2005)
  • Author(s): Ohtsu, K., Hirano, H., Tsutsumi, N., Hirai, A., Nakazono, M.
  • Journal Title: Mol.Genet.Genomics. 274 Pages: 606-615
• [Journal Article] The rice pyruvate decarboxylase 3 gene, which lacks introns is transcribed in mature pollen. (2004)
  • Author(s): Li, Y., K.Ohtsu, K.Nemoto, N.Tsutsumi, A.Hirai, M.Nakazono
  • Journal Title: J.Exp.Bot. 55 Pages: 145-146
• [Journal Article] The complete nucleotide sequence and multipartite organization of the tobacco mitochondrial genome : comparative analysis of mitochondrial genomes in higher plants
  • Author(s): Sugiyama, Y., Y.Watase, M.Nagase, N.Makita, S.Yagura, A.Hirai, M.Sugiura
  • Journal Title: Mol.Genet.Genomics (in press)
• [Publications] Tsuji, H., N.Tsutsumi, T.Sasaki, A.Hirai, M.Nakazono: "Organ-specific expressions and chromosomal locations of two mitochondrial aldehyde dehydrogenase genes from rice (Oryza sativa L.), ALDH2a and ALDH2b"Gene. 305. 195-204 (2003)
• [Publications] Tsuji, H., N.Meguro, Y.Suzuki, N.Tsutsumi, A.Hirai, M.Nakazono: "Induction of mitochondrial aldehyde dehydrogenase by submergence facilitates oxidation of acetaldehyde during re-aeration in rice"FEBS Lett. 546. 369-373 (2003)
• [Publications] Kubo, N., S.Arimura, N.Tsutsumi, A.Hirai, K.Kadowaki: "Involvement of N-terminal region in mitochondrial targeting of rice RPS10 and RPS14 proteins."Plant Sci. 164. 1047-1055 (2003)
• [Publications] Li, Y., K.Ohtsu, K.Nemoto, N.Tsutsumi, A.Hirai, M.Nakazono: "The rice pyruvate decarboxylase 3 gene, which lacks introns, is transcribed in mature pollen"J.Exp.Bot. 55. 145-146 (2004)