研究課題
基盤研究(B)
アブラナ科植物は、小胞子から効率的に不定胚発生を誘導することができる。この現象は形成した植物が半数体であるため育種手法として高い利用価値を持つと同時に、植物の発生・分化の理解という面からも重要である。本研究は、この小胞子から不定胚形成への転換機構を理解するために、(1)胚発生誘導初期に発現している遺伝子群の網羅的単離とそれら遺伝子の機能解析、(2)胚発生極初期から発現する胚特異的遺伝子22a1のプロモータ解析および本プロモータを利用した不定胚発生へ変換された小胞子のみを単離する実験系の開発、を目的として行い、以下の成果が得られた。1.ナタネの小胞子胚発生初期に特異的に発現する遺伝子群をsuppression subtractive hybridization法により単離し、136クローンに整理した。これらのうち転写因子及び機能未知な15個のcDNAクローンを選択し、リアルタイムRT-PCR法で発現解析した結果、これらは不定胚誘導時に特異的な発現パターンを示し、またこれらは受精胚形成時においても発現していた。これらの遺伝子についてシロイヌナズナにおける同祖遺伝子を利用したプロモータ解析を行い、胚発生初期に誘導される遺伝子群は受精胚では発現が観察されず、ストレス等により培養初期に誘導される遺伝子であることが推察された。一方、胚発生中期、後期に発現する遺伝子群は受精胚でも発現が観察された。2.不定胚誘導系を利用した遺伝子組換え技術開発および胚発生誘導機構の解明のためのツール開発を目的として、ナタネの胚発生のごく初期から胚特異的に強い遺伝子発現を誘導することのできるプロモータP22a1の発現特異性を詳細に検討し、このプロモータが胚嚢、胚および胚乳組織特異的に導入遺伝子を強く発現誘導すること、-353から-249の104bpの領域にプロモータ活性に大きく影響するエンハンサー様の領域が存在することを明らかにした。また、本プロモータを利用したレポーター遺伝子を用い、小胞子胚発生の開始が形態的に識別不可能である培養開始36時間後の段階で、不定胚形成を開始した細胞を選択的に標識することができた。
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