| 研究課題/領域番号 |
02454010
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
植物生理学
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
杉山 達夫 名古屋大学, 農学部, 教授 (50023453)
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| 研究分担者 |
長谷 俊治 名古屋大学, 農学部, 助教授 (00127276)
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| 研究期間 (年度) |
1990 – 1991
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| キーワード | トウモロコシ(Zea mays L.) / PEPカルボキシラ-ゼ / カルボニックアンヒドラ-ゼ / グルタミン合成酵素 / グルタミン酸合成酵素 / 窒素による遺伝子発現制御 / C_4光合成遺伝子 / サイトカイニン |
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| 研究概要 |
窒素ストレス下で生育したトウモロコシ幼植物に窒素源を補填し、その完全に展開した最も若い葉の基部、すなわち、成熟中の光合成細胞について、ストレス回復過程における代謝中間体、酵素活性、タンパク質およびmRNAの解析を基に以下の研究成果を得た。
(A)PEPカルボキシラ-ゼ(PEPC)の優先的な蓄積は窒素の栄養状態に応答し、一義的には転写段階で制御される。この遺伝子発現を誘導する窒素栄養状態を解析し、グルタミン(またはその下流代謝産物)がこの遺伝子発現を制御するシグナルとなることを明らかにした。さらに、グルタミンの蓄積を制御する代謝的な要因を探索し、その蓄積は窒素ストレスからの回復過程で生ずるグルタミン合成酵素とグルタミン酸合成酵素の活性比の変動に起因することを強く示唆する結果を得た。(B)窒素ストレス植物の切取り葉における窒素に依存したPEPC遺伝子の発現には、窒素源に加えてゼアチンが必須であることを明らかにした。この植物ホルモンの効果の特異性を検討し、サイトカイニンが特異的なであることを立証した。
(C)PEPCと同様にこの植物の葉肉細胞サイトソルに局在し核遺伝子の支配を受け、PEPCに基質HCO_3ーを供給するカルボニックアンヒドラ-ゼ(CA)の遺伝子発現の挙動を解析した。その結果、これら両酵素は同一または類似のしくみによって窒素に依存した発現制御を受け、それらの遺伝子は整合的に発現することを明らかにした。
(D)この植物の光合成細胞のサイトソルに局在するグルタミン合成酵素(GSI)の窒素による遺伝子発現制御を解析した。この酵素のmRNA蓄積は窒素の栄養状態とは無関係に一定であることが明らかになった。このことは窒素依存の遺伝子発現が少なくともPEPCとCAに特異的であることを示すものである。
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