C_4植物における組織分化と機能分化の相互関係

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04660014
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 三宅 博 名古屋大学, 農学部, 助教授 (60134798)
• キーワード: 光合成 / C_4植物 / 免疫組織化学 / 免疫電子顕微鏡 / 葉緑体

研究概要

1.金コロイド免疫電子顕微鏡法および免疫組織化学法の基本的な技法を完成させることができた。またウェスタンブロート法によって、入手した血清抗体の特異性を確認した。金コロイド免疫電顕法では組織をグルタルアルデヒド単独で固定し、LR White樹脂に包埋したものが最適であった。螢光抗体法では、樹脂切片では十分な螢光を得ることができず、パラフィン切片の方が適していた。また樹脂切片の場合は、alkaliphosphataseで標識した二次抗体を反応させることによって十分な染色を行うことができた。
2.NADP-ME型C_4植物であるトウモロコシ葉と、マツバボタン葉の周辺部について免疫電顕および免疫組織化学的手法により観察し、Rubiscoが維管束鞘葉緑体に局在することを確認した。さらにマツバボタンでは葉の中心部に1本の維管束が存在し、その外側には明確な維管束鞘は存在せず、多数の柔細胞が取り囲んでいるが、免疫電顕で調べると中心の維管束のすぐ外側1層の柔細胞にのみRubiscoの発現とグラナの発達抑制が起こり、維管束からの距離による勾配は認められなかった。従って維管束に隣接した細胞においてクランツ細胞としての構造と機能の分化が生じると推察した。
3.トウモロコシ葉とマツバボタン葉の発達過程を観察し、C_4植物としての組織分化は、維管束鞘葉緑体のグラナの発達抑制→クランツ構造の完成→維管束鞘葉緑体の配列方向の決定という順序で起こることを明らかにした。
4.マツバボタン葉より葉肉細胞と維管束鞘細胞のプロトプラストを分離し、それらを培養してカルスより植物体を再分化させる培養系を確立した。これにより、それぞれの細胞が脱分化し、再分化してゆく過程での組織分化と酵素タンパクの発現との関係を追跡することが可能となった。

研究成果

• [文献書誌] Suzuki,K.: "Ultrastructural studies on rice globular embryos with emphasis on epidermis initiation." Japanese Journal of Crop Science. 62. 116-125 (1993)
• [文献書誌] Brisibe,E.A.: "Developmental electron microscopy and histochemistry of somatic embryo differentiation in sugarcane." Plant Science. 89. 85-92 (1993)
• [文献書誌] Phansiri,S.: "Ultrastructural analysis of cell wall formation and cell division of soybean protoplasts." Japanese Journal of Crop Science. 62. 429-437 (1993)
• [文献書誌] Miyake,H.: "Some factors concerning the centripetal disposition of bundle sheath chloroplasts during the leaf development of Eleusine coracana." Annals of Botany. 72. 205-211 (1993)
• [文献書誌] Nishioka,D.: "Ulatrastructural observations in the suppression of granal development in bundle sheath chloroplasts of NADP-ME type C_4 monocot and dicot species." Japanese Journal of Crop Science. 62. 621-627 (1993)
• [文献書誌] Brisibe,E.A.: "Regulation of somatic embryogenesis in long-term callus cultures of sugarcane(Saccharum officinarum L.)." New Phytologist. 126(印刷中). (1994)