葉緑体遺伝子の機能評価とその育種への利用

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01440006
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 蓬原 雄三 名古屋大学, 農学部, 教授 (70023405)
• 研究分担者: 平井 篤志 東京大学, 農学部, 教授 (60023470) ; 服部 一三 名古屋大学, 農学部, 助教授 (40023494) ; 手塚 修文 名古屋大学, 農学部, 助教授 (10109316)
• キーワード: イネ / タバコ属植物 / 細胞融合 / プロトプラスト培養 / 葉緑体 / 遺伝子導入

研究概要

1.各ゲノムをもつイネの葉緑体DNAの構造を調べたところ、その変異は塩基置換と100塩基単位の欠失であることが確認された。また次失は10塩基前後のdirect repeatによる組み替えで起こることも明らかになった。さらにBCゲノムの葉緑体DNAを調べたところ、Bゲノムの葉緑体DNAを持つ種と、Cゲノムの葉緑体DNAを持つ種が発見された。この2種は同じ核を持ち異なる葉緑体を持つ自然種である。
2.葉緑体ゲノムの機能を調べるために、同じ細胞核を持ち異なる葉緑体を持つ植物が必要である。その結果、Nicotiana glaucaとN.langsdorffiiの組み合わせが実験に最適とわかり、N.glaucaとN.langsdorffiiの葉緑体を持つ2種の雑種カルスを得た。
3.イネでも同様な雑種を細胞融合で作出するために、イネのプロトプラスト培養を行った。胚盤起源の2倍性カルスのみならず、葯培養により得られた半数性カルスからのプロトプラストも培養細胞がコロニーまで生育したが、効率的な植物体再分化系の確立は今後の課題となった。
4.葉緑体構成タンパク質の簡便な単離法を用いて種々の葉緑素突然変異体の分析を行ったところ、突然変異体の中には、葉緑体の重要な構成要素であるチラコイド膜タンパク質に変異を示すものもあることを明らかにした。
5.レーザー式セルプロセッサを用いて、組織片への直接的な遺伝子遺伝子導入の結果、組織片からカルスを経由することなく直接再分化した個体にも遺伝子の発現が認められた。しかし葉緑体についてはまだ導入が認められていない。

研究成果

• [文献書誌] Kanno,A.: "The nucleotide sequence and exprssion of the gene for the 32 kd quinone-binding proding protein from rice." Plant Science. 59. 95-99 (1989)
• [文献書誌] Hattori,K.: "Simple analytical procedure for the analusis of the chlorophyll protein complex in eice." Japan.J.Breed.40. 295-310 (1990)
• [文献書誌] Abe,T.: "Diallel analysis of callus growth and plant regeneration in rice seed-callus." Jpn.J.Genet.66. 129-140 (1991)
• [文献書誌] Mendoza,A.B.: "Histological observations on plant regneration in rice (Oryza sativa L.) calli." Japan.J.Breed.42. 33-41 (1992)
• [文献書誌] Kanno,A.: "Comparative studics on the structure of chloroplast DNA from four species of Oryza:cloning and physical map." Theor.Appl.Genet.83. 791-798 (1992)
• [文献書誌] Hatano,S.: "The preparation of high-molecular-weight DNA from rice and its analysis by pulsed-field gel electrophoresis." Plant Sci.83. 55-64 (1992)