植物における老化の機構に関する分子生物学的・細胞生物学的研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03304005
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 渡辺 昭 名古屋大学, 農学部, 教授 (70023471)
• 研究分担者: 前 忠彦 東北大学, 農学部, 助教授 (60134029) ; 加藤 栄 東京大学, 理学部, 教授 (50011515) ; 大隅 良典 東京大学, 教養学部, 助教授 (30114416) ; 今関 英雅 名古屋大学, 農学部, 教授 (90023431) ; 石井 龍一 東京大学, 農学部, 教授 (00011958)
• キーワード: 老化 / 植物の老化 / 遺伝子発現 / 葉緑体 / グルタミン合成酵素 / 光合成 / cDNAクロ-ニング / 液胞

研究概要

緑葉の老化の進行に伴って発現する遺伝子として、初期に起こる光合成能の低下から細胞内の糖レベルが低下し、それに応答する遺伝子を単離した(渡辺)。外部環境の葉緑体の老化に与える影響として、イネの葉の老化に対するフィトクロムの作用がクロロフィル、ストロマタンパク、チラコイド膜タンパクのそれぞれで異なることを見いだし(加藤)、秋冷条件下でのダイズで見られる光合成の低下は、RuBisCoの減少ではなく、不活化によることを明らかにした(石井)。葉緑体の老化の研究の一端として、老化に先だって葉緑体DNAの選択的消失を見いだした(黒岩)。また、シトクロムfの抗体の作製し、これを用いて老化葉緑体の単離方法の開発に着手し(前)、葉緑体呼吸に関与する遺伝子の老化過程における発現を明らかにするために、その遺伝子のクロ-ニングを進めた(高倍)。窒素の転流に関与する遺伝子として、細胞質局在性グルタミン合成酵素のcDNAをクロ-ン化して老化に伴って特異的にの発現する遺伝子を明らかにし(渡辺)、イネの葉におけるこの遺伝子の発現部位が維管束に局在することを見いだした(山谷)。老化における液胞の役割の研究としては、緑葉から純度の高い液胞膜の単離に成功し、そこに局在するピロフォスファタ-ゼの変化を追跡することが可能となった(笠毛)。モデル系としての酵母の液胞の持つ自食作用に特異的な膜タンパクの同定と突然変異株の単離に成功した(大隅)。洋ナシ果実の成熟に伴って液胞膜の糖の透過性が大きく増大することを明らかにした(山木)。老化の進行に影響を与えるホルモンとして、エチレンの生合成速度を支配するACC合成酵素のcDNAのクロ-ン化に成功し、オ-キシンと傷害によって異なった遺伝子が働くことを明らかにした(今関、佐藤)。また、ジャスモン酸の離層形成に対する作用を詳しく調べた(上田)。

研究成果

• [文献書誌] Yokochi,T.: "Mechanism of photoinlinbitory checrease of leaf photoagynthensis in soybean" Jpn.J.Cnop Sci 発表予定. (1992)
• [文献書誌] Terashima,I.: "Exposure of leaves of Cuaumis Sativus L.to low temporatures in the light canses in coupling of thylalsoids.I." Plant Cell Physiol.32. 1267-1274 (1991)
• [文献書誌] Takbe,T.: "Snbunit Composition of photo system I Complex that Catalyzes lightーdependent transfer of electron from plastouynin to ferredoxin" J.Biocnem.110. 622-627 (1991)
• [文献書誌] Iwasaki,Y.: "Cnaracterization of genes that encode subuints of Aucumber PSI complex by Nーterminel suguencing" Biocleim.Biophys Acle. 1059. 141-148 (1991)
• [文献書誌] Sodmergen.: "Behairor of organelle mclei in generative and degenerative cells during matnratin of pollen in Lilium longiflorum and Plargonum Zonelle" Protoplsma. (1992)
• [文献書誌] Hidima,J.: "Photosynthetic characteristics of rice leaves aged under different of ad担ancc from full expansion through Senescence" Plant Physiol.97. 1287-1293 (1991)
• [文献書誌] Kamachi,K.: "Changes in uytosolic glutamine synthetase polypeptide and its mRNA in a leaf blade of rice plants dueing natural senescence" Plant Physiol.(1992)
• [文献書誌] Hayakawa,T.: "Purification characteriztion,and inmumon oloical propeties of NADHーdependant glutamate synthase from rice cell cultures" Plant Phyiol. (1992)
• [文献書誌] Yamaki,S.: "Alteration of cellular compartmentation and membrane permeability of sugars in apple bruit of different maturity" J.Amer.Soc.Hort.Sci. (1992)
• [文献書誌] Takeshige,K.: "Auto plagy in in yeast:Its delection using proteinaseーdeficient mutants and conditions for its induction" J.Cell Biol.(1992)
• [文献書誌] Ueda,J.: "Promotive of fect of C_<18>ーunsaturated fatty acids on the abscission of bean petiole explants" Plant and Cell Physiol. 32. 983-987 (1991)
• [文献書誌] 安積 良隆: "緑葉の老化と遺伝子発現" 植物細胞工学. 3. 542-550 (1991)
• [文献書誌] Kuroiwa,T.: "The replication,differentiation and inheritance of plastids withenyhasis on the concept of organelle nnclei" International Review of Cylotgy, 62 (1991)
• [文献書誌] 前 忠彦(分担執筆): "現代植物生理学1 光合成 6.光合成と物質生産" 朝倉書店, (1992)
• [文献書誌] 笠毛 邦弘(分担執筆): "基礎生物学講座5 植物の生理 6.発芽から老化までー植物の成長ー" 清水 碩 他 朝倉書店, 39 (1991)