水性シダ植物デンジソウの水上葉形成における遺伝子発現機構の解明

Research Project

Project/Area Number	17H00428
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	生物学Ⅰ(植物)
Research Institution	ノートルダム清心学園清心女子高等学校
Principal Investigator	田中福人ノートルダム清心学園清心女子高等学校, 教員
Project Period (FY)	2017
Project Status	Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help	¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000) Fiscal Year 2017: ¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000)
Keywords	デンジソウ / アクアボリン / 水上葉
Outline of Annual Research Achievements	デンジソウ(Marsilea quadrifolia L.)は、周りの水位が低いときは地上葉を形成するが、水位が高くなると短期間で葉柄を伸ばして水上葉(浮き葉)を形成する。本研究では、デンジソウの水上葉形成時において見られる急激な葉柄伸長に注目し、この生命現象における遺伝子発現機構を明らかにすることを目的とした。特に、細胞成長のキーとなる膜タンパク質のアクアポリンに焦点をあて、未知であるデンジソウのアクアポリン遺伝子の同定と、個体周囲の水位が高くなることでそれらの発現量に違いが生じるかどうかについて調査を行った。デンジソウの葉柄組織からmRNAを抽出し、RT-PCR法にてアクアポリンの発現を確認した。その後、cDNAサンプルのシークエンスを行い、アクアポリン遺伝子の同定を行った。次に、デンジソウ株を水没させた時にそれらの発現量が変わるかどうかについて調べた。転写量の違いについては、RT-PCR法後に行った電気泳動のバンド濃度により確認し、翻訳量の違いについては、ウエスタンブロット法により確認した。実験の結果、デンジソウ株は水に浸されると、アクアポリン遺伝子の転写量及び翻訳量の両方とも増加することが確認できた。これらの実験結果より、デンジソウは水に浸された場合、アクアポリン遺伝子の発現量を増加させることで、急激な葉柄伸長を促していることが示唆された。本研究により、研究例の乏しいシダ植物のアクアポリンについての知見を増やすことが出来た。さらに本研究成果は、高校現場での教科指導に役立てることも出来る内容で、教育的意義も大いに有すると考えている。