葉緑体から核へ伝達される強光ストレスシグナル伝達経路の解明

• 研究課題/領域番号: 14740450
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 植物生理
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 山本 義治 独立行政法人理化学研究所, 植物機能研究室, 協力研究員 (50301784)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2002年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: 環境応答 / 光合成 / 葉緑体 / 遺伝子発現 / 光ストレス / シロイヌナズナ / マイクロアレイ / ルシフェラーゼ / 強光ストレス

研究概要

マイクロアレイを用いた強光に対する転写応答の解析
シロイヌナズナゲノムに含まれている約23,000ある遺伝子のほぼすべてをカバーするGeneChip(22k)を用いて、強光応答遺伝子210個を同定した。また強光ストレスに対する応答のキネティクスやdose-response、そして乾燥ストレス応答、活性酸素に対する応答とのクロストークを解析した。強光特異的に活性化される転写因子・シグナル伝達因子に関しては、それらが特異的な強光ストレス応答を担っている可能性がある。そこで、それらのノックアウト変異体を入手し、強光応答を示すレポーター系統と交配を行い、これらの変異体における強光応答を解析するセットアップを行った。
強光応答に異常を示すシロイヌナズナ変異体の単離と解析
レポーター遺伝子の発現を指標に強光ストレス応答に異常を示すシロイヌナズナ変異体を単離した。これらの変異体からRNAを抽出し、レポーター遺伝子の応答だけでなく内在性の遺伝子発現応答にも異常を示す系統を同定した。また、色素蓄積などの表現型に関しても解析を行い変異体の分類を行った。過剰な強光応答を示す一系統についてファインマッピングを行い、原因遺伝子の同定を試みた。現在のところ同一BAC上に存在する数遺伝子にまで候補を絞ることが出来た。また、さらに炭素イオンビーム処理により変異誘発した系統をスクリーニングし、強光ストレスに対する耐性が低下しかつ強光に対する転写応答異常を示す系統をいくつか同定した。

研究成果

• [文献書誌] Saito H, Matsuyama T, Yammoto YY, Abe T, Yoshida S: "Effect of heavy-ion beam irradiation on mutation induction in Arabidopsis thaliana"RIKEN Accel Prog Rep. 37(印刷中). (2004)
• [文献書誌] Yamamoto YY, Abe T, Yoshida S: "Isolation of light stress response mutants of Arabidopsis thaliana with the aid of heavy ion beam irradiation"RIKEN Accel Prog Rep. 37(印刷中). (2004)
• [文献書誌] Masuda T, Fusada N, Oosawa N, Takamatsu K, Yamamoto YY, 他: "Functional, analysis of isoforms of NADPH : protochlorophyllide oxidoreductase (POR), PORB and PORC, in Arabidopsis thaliana"Plant Cell Physiol. 44. 963-974 (2003)
• [文献書誌] Yamamoto YY, Tsuhara Y, Gohda K, Suzuki K, Matsui M: "Gene trapping of the Arabidopsis genome with a firefly luciferase reporter"Plant J. 3.7. 273-283 (2003)
• [文献書誌] Kimura M, 他: "Analysis of hydrogen peroxide-independent expression of the high light-inducible ELIP2 gene with the aid of the ELIP2promoter-luciferase fusion"Photochem Photobiol. 77. 668-674 (2003)
• [文献書誌] Kimura M, Yamamoto YY, 他: "Identification of Arabidopsis genes regulated by high light stress using cDNA microarray"Photochem Photobiol. 77. 226-233 (2003)
• [文献書誌] Kimura M, Manabe K, Matsui M, Yamamoto YY: ""Characterization of plastid signaling in Arabidopsis with the aid of light stress response" In Endosymbiosis and eukaryotic organelles, M.Sugiura ed."Logos Verlag, Berlin(印刷中). (2004)
• [文献書誌] Yamamoto YY, Kimura M, Abe T, Yoshida S: ""Transgenic plants which sense light stress and glow" in Proceedings of the Second 21th Century United Symposium, pp83-84."Ionics, Tokyo. 382 (2003)
• [文献書誌] Saito H, Miyazawa Y, Yamamoto YY, Suzuki K, Abe T, Fukunishi N, Ryuto K, Yano Y, Yoshida S: ""Plant mutations induced by heavy ion beam irradiation" in Proceedings of the Second 21th Century United Symposium, pp79-80."Ionics, Tokyo. 382 (2003)
• [文献書誌] Kimura M, Yamamoto YY, Seki M, Sakurai T, Sato M, Abe T, Yoshida S, Manabe K, Shinozaki S, Matsui M: "Identification of Arabidopsis genes regulated by high light stress using cDNA"Photochem Photobiol. (in press). (2003)
• [文献書誌] Sherameti, I., Nakamura, M., Yamamoto, Y.Y., Pfannchmidt, T., Obokata, J., Oelmuller, R.: "Polyribosome loading of spinach mRNAs for photosystem I subunits is controlled by photosynthetic electron transport"Plnat J. 32. 631-639 (2002)