シロイヌナズナ変異株を用いたメチオニン生合成制御機構の解析

• 研究課題/領域番号: 09440262
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物生理
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 内藤 哲 北海道大学, 農学部, 教授 (20164105)
• 研究分担者: 石川 雅之 北海道大学, 農学部, 助教授 (70192482)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 10,500千円 (直接経費: 10,500千円); 1998年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円); 1997年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
• キーワード: シロイヌナズナ / メチオニン / アミノ酸生合成 / mRNA蓄積 / シスタチオニンシンターゼ / 変異株 / メチオニン生合成 / 突然変異株 / エチオニン耐性 / シスタチオニンγ-シンターゼ / シスタチオニンγーシンターゼ

研究概要

高等植物におけるメチオニンの生合成制御機構を明らかにするため,シロイヌナズナのmtol-1変異株の分子生物学的解析を行った.mtol-1変異株は若い時期のロゼット葉に野生型株の40倍に及ぶ遊離メチオニンを蓄積するがアスパラギン酸属の他のアミノ酸の蓄積には変化がない.従って,mtol-1変異株はメチオニンの生合成経路がスレオニンと分岐する点以降の反応段階に変異を持つと考えられた.野生型株をメチオニンを与えて栽培すると,メチオニン生合成における鍵酵素と考えられているシスタチオニンγシンターゼ(CGS)遺伝子のmRNAの蓄積が抑えられたが,mtol-1変異株では抑えられなかった.従って,野生型株ではメチオニン過剰下でCGSmRNAの蓄積を抑える制御機構が存在するのに対して,mtol-1変異株ではこの制御機構が欠損していると考えられた.遺伝的マッピングにより,mtol-1変異はシロイヌナズナ3番染色体の上端部にマップされた.一方,CGS遺伝子も3番染色体の上端部にマップされた.野生型株とmtol-1変異株についてCGS遺伝子の塩基配列を調べた結果,mtol変異はCGS遺伝子の第1エキソン内に点変異を持つことが明らかになった.従って,この領域の変異がCGSmRNAの蓄積制御に関わっているものと考えられる.野生型株とmtol-1変異株について液体培地でのカルス培養を起こし,エレクトロポレーションを用いた一過的発現系での解析をおこなった.その結果,mtol変異はCGS遺伝子のmRNAの安定性に関わる制御機構に変異を持つと考えられた.

研究成果

• [文献書誌] Y.Sakata: "The RY sequence is necessary but not sufficient for the transcription activation of a winged bean chymotrypsin inhibitor gene in developing seeds." Plant Mol. Biol.34-2. 191-197 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Fujiwara: "Genetic and physiological approaches towad understanding the mechanism underlying the sulfur-regulated expression of b-conglycinin genes." Soil Sci. Plant Nutr.43. 965-969 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] D.Saisho: "Characterization of the gene family for altemative oxidase from Arabidopsis thaliana.." Plant Mol. Biol.35-5. 585-596 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Noguchi: "An Arabidopsis thaliana mutant bor1-1 that requires a high level of boron." Plant Physiol.115-3. 901-906 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] E.Nambara: "Characterization of an Arabidopsis thaliana mutant that has a defect in ABA accumulation : ABA-dependent and ABA-independent accumulation of free amino acids during dehydration." Plant Cell Physiol.39-8. 853-858 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K. T.Yoshida: "Temporal and spatial patterns of accumulation of the transcript of myo-Inositol-1-phosphate synthase and phytin-containing particles during seed development in rice." Plant Physiol.119-1. 65-72 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Sakata, Y.Chiba, H.Fukushima, N.Matsubara, Y.Habu and S.Naito, T.Ohno: "The RY sequence is necessary but not sufficient for the transcription activation of a winged bean chymotrypsin inhibitor gene in developing seeds." Plant Mol.Biol.35 (2). 191-197 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Fujiwara, A.Matsui, M.Y.Hirai, A.Furuhashi, M.Awazuhara, C.Honda, H.Kim, K.Noguchi, N.Shibagaki, M.Yasumori, H.Hayashi, S.Naito and M.Chino: "Genetic and physiological approaches toward understanding the mechanism underlying the sulfur-regulated expression of beta-conglycinin genes." Soil Sci.Plant Nutr.43. 965-969 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] D.Saisho, E.Nambara, S.Naito, N.Tsutsumi, A.Hirai and M.Nakazono: "Characterization of the gene family for alternative oxidase from Arabidopsis thaliana." Plant Mol.Biol.35 (5). 585-596 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Noguchi, M.Yasumori, T.Imai, S.Naito, T.Matsunaga, H.Oda, H.Hayashi, M.Chino and T.Fujiwara: "An Arabidopsis thaliana mutant bor1-1 that requires a high level of boron." Plant Physiol.115 (3). 901-906 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] E.Nambara, H.Kawaide, Y.Kamiya and S.Naito: "Characterization of an Arabidopsis thaliana mutant that has a defect in ABA accumulation ABA-dependent and ABA-independent accumulation of free amino acids during dehydration." Plant Cell Physiol.39 (8). 853-858 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.T.Yoshida, T.Wada, H.Koyama, R.Mizobuchi-Fukuoka, and S.Naito: "Temporal and spatial patterns of accumulation of the transcript of myo-Inositol-1-phosphate synthase and phytin-containing particles during seed development in rice." Plant Physiol.119 (1). 65-72 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] E.Nambara: "Characterization of an Arabidopsis thaliana mutant that has a defect in ABA accumulation : ABA-dependent and ABA-independent accumulation of free amino acids during dehydration" Plant Cell Physiology. 39・8. 853-858 (1998)
• [文献書誌] K.T.Yoshida: "Temporal and spatial patterns of accumulation of the transcript of Myo-insitol-1-phosphate synthase and phytin-containing particles during seed development in rice" Plant Physiology. 119・1. 65-72 (1999)
• [文献書誌] M.Yoshii: "Isolation of an Arabidopsis thaliana mutant in which the multiplication of both cucumber mosaic virus and turnip crinkle virus is affected" Journal of Virology. 72・11. 8731-8737 (1998)
• [文献書誌] K.Ohshim: "Isolation of a mutant of Arabidopsis thaliana carrying two simultaneous mutations affecting tobacco mosaic virus multiplication within a single cell" Virology. 243・2. 472-481 (1998)
• [文献書誌] M.Yoshii: "Isolation of an Arabidopsis thaliana mutant in which accumulation of cucumber mosaic virus coat protein is delayed" The Plant Journal. 13・2. 211-219 (1998)