研究課題
基盤研究(C)
被子植物のクロロフィル生合成系の最終段階は、プロトクロロフィリド還元酵素(POR)により触媒されるプロトクロロフィリド(Pchlide)の光還元反応である。葉緑体の形成過程において、PORは光エネルギー捕集と光酸化防御のバランスを巧妙に調節しながらクロロフィルの生合成を行っているが、その詳細な機構は未だ明らかではない。本研究は、PORの生理機能について分子遺伝学的・分子生物学的解析を行い、葉緑体形成における光エネルギー捕集および光酸化防御に果たすPORの役割を解明することが目的である。本研究では、以下に述べる研究を行い、成果を得た。光酸化防御におけるシロイヌナズナPORCの機能解析について解析を行った。異なる光強度でのPORCの発現について調べた所、強光下でのPORCのmRNAおよびタンパク質の発現の誘導が認められた。そこでPORC欠損株に対して異なる光強度での光照射実験を行った所、POR欠損株は野生株に対して有意に低い、クロロフィル蓄積量を示した。この結果から、PORCがシロイヌナズナの光酸化防御に重要であることを明らかにした。また、植物間におけるPORの遺伝子族構成の差異は、POR遺伝子の発現制御機構に基づくものと考えられる。実際、単一のPOR遺伝子しか持たないキュウリではPOR遺伝子の発現は光および植物ホルモンであるサイトカイニンにより転写活性の誘導を受けることを見出している。そこで、サイトカイニンによるキュウリPOR遺伝子発現の誘導機構を明らかにするため、キュウリPOR遺伝子のプロモーター解析を行った。その結果、プロモーター領域にサイトカイニン応答性のDNA結合タンパク質が結合する領域が存在すること、また転写活性化因子として機能することを明らかにした。さらにプロモーター領域の欠損解析や変異導入により、このサイトカイニン応答性転写因子が結合する新規なシスエレメントを同定することに成功した。
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