概日時計による葉緑体遺伝子の転写制御

• 研究課題/領域番号: 02J03019
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 植物生理
• 研究機関: 京都府立大学
• 研究代表者: 中平 洋一 京都府立大学, 人間環境学部, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2004年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2003年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2002年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 葉緑体 / 概日時計 / 遺伝子発現 / 転写制御 / 生物発光 / ホタル・ルシフェラーゼ / シグマ因子 / シアノバクテリア / 生物発光レポーター / レポータ遺伝子

研究概要

本年度は以下の研究を行った。
1生物発光を利用した葉緑体psbA遺伝子のin vivo発現モニタリング
psbA遺伝子のプロモーターおよび5'-非翻訳領域の発現制御下においたホタル・ルシフェラーゼ遺伝子を導入した葉緑体形質転換タバコを用いて、in vivoにおける生物発光を指標とした非破壊的な遺伝子発現の測定を試みた。その結果、光合成組織特異的な発現パーターンや、概日リズムの測定に成功した。これらの結果は、高等植物の葉緑体遺伝子発現のレポーターとしての、ホタル・ルシフェラーゼの有用性を示唆している(投稿準備中)。さらに、葉緑体psbD遺伝子の光応答プロモーター(psbD LRP)の発現制御下でルシフェラーゼを発現させるカセットを導入した形質転換タバコを作製した。現在、生物発光を指標として、psbD LRP転写活性の光応答性や概日リズムについての非破壊的な測定を試みている。
2核コード葉緑体シグマ因子(At SIG6)の機能解析
シロイヌナズナの核ゲノムにコードされたAtSIG6が、葉緑体発達過程の初期段階において重要な役割をもつシグマ因子であり、多くの光合成遺伝子の転写制御に関与することを分子遺伝学的な手法を用いて証明した(Ishizaki et al.,2005)。
上記の研究成果に加え、高等植物の葉緑体転写制御に関する二篇の総説執筆の機会を得た(Toyoshima et al.,2005; Shiina et al.,2005)。

研究成果

• [雑誌論文] Plastid Transcription in Higher Plants. (2005)
  • 著者名/発表者名: Toyoshima Y, Onda Y, Shiina Y, Nakahira Y
  • 雑誌名: Crit. Pev. Plant Sci. 24 ページ: 1-23
• [雑誌論文] Plastld RNA polymerases, promoters and transcription regulators in higher plants (2005)
  • 著者名/発表者名: Shiina T, Tsunoyama Y, Nakahira Y, Khan MS
  • 雑誌名: International Review of Cytology 244(In press)
• [雑誌論文] A nuclear-encoded sigma factor, Arabidopsis SIG6, recognizes sigma-70 type chloroplast promoters and regulates early chloroplast development in cotyledons (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishizaki Y, Tsunoyama Y, Hatano K, Ando K, Kato K, Shinmyo A, Kobori M, Takeba G, Nakahira Y, Shiina T
  • 雑誌名: Plant J (In press)
• [文献書誌] Nakahira Y, Katayama M, Miyashita H, Kutsuna S, Iwasaki H, Oyama T, Kondo T: "Global gene repression by KaiC as a master process of prokaryotic circadian system"Proc Natl Acad Sci USA. 101・3. 881-885 (2004)
• [文献書誌] Taunoyama Y, Ishizaki Y, Morikawa K, Kobori M, Nakahira Y, Takeba G, Toyoshima Y, Shiina T: "Blue light-Induced transcription of plastid-encoded psbD gene is mediated by a nuclear-encoded transcription initiation factor, AtSig5"Proc Natl Acad Sci USA. 101・9. 3304-3309 (2004)
• [文献書誌] Kitayama Y, Kondo T, Nakahira Y, Nishimura H, Ohmiya Y, Oyama T: "An In vivo Dual-Reporter System of Cyanobacteria Using Two Railroad-Worm Luciferases with Different Color Emissions"Plant Cell Physiol. 45・1. 109-113 (2004)
• [文献書誌] Hideya Nishimura: "Mutations in KaiA, a clock protein, extend the period of circadian rhythm in the cyanobacterium Synechococcus elogatus PCC7942"Microbiology. 148. 2903-2909 (2002)