植物細胞の分化全能性の遺伝子制御機能の解明

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05404004
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長田 敏行 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10012519)
• 研究分担者: 高橋 陽介 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (90183855) ; 馳澤 盛一郎 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (40172902)
• キーワード: 分化の全能性 / オーキシン / 形質転換植物 / 転写制御 / 脱分化 / サイトカイニン

研究概要

脱分化過程が同調的に進行することで、機構解析に好適と考えられるタバコ葉肉プロトプラストの培養初期よりオーキシンにより発現制御される遺伝子parBについては、前年度までに解析が進んでいたが、特に今年度はparBプロモーターとレポーター遺伝子GUSとを結合した遺伝子を導入したタバコ形質転換体において、5′非翻訳領域の上流側からの切除およびいわゆるGain-of-functionの実験から、オーキシン応答領域は、49塩基対まで狭められ、シスエレメントとほぼ判断してよい塩基配列が定められ、更にそれを補強するデータがparCでも得られたことである。興味あることはこれまでオーキシン応答エレメントといわれてきたAs-1の役割をほとんど否定するもので、生理学的にも意味のあるオーキシン応答エレメントは初めて同定された。また、これに対応するトランス因子も推定できた。組織特異的発現に関しては、この定められたオーキシン応答領域は、発生・分化とともに応答の様式が変化していくことが示された。
なお、脱分化状態の維持に関連して発現すると考えられる別のオーキシン制御遺伝子arcAについては、遺伝子産物がタンパク質キナーゼCと結合すること、またこのタンパク質と相互作用するタンパク質をコードする遺伝子が酵母の二ハイブリッドシステムで同定されが、K^+-イオンチャンネルのβ-サブユニットに関わる遺伝子であった。新たにオーキシンとイオンチャンネルがどのようにつながるかという研究が必要になってきた。
更に、脱分化過程に際してオーキシンと並んで重要な役割をするサイトカイニンについて、これまでサイトカイニン制御の遺伝子は一例も単離されていなかったが、今回初めてサイトカイニン制御の遺伝子が単離・同定された。ただし、今のところ遺伝子の構造からは機能の推定ができていないので、これを最優先の課題とすることにしている。

研究成果

• [文献書誌] Takahashi,T.et al.: "Identification od auxin-responsive elements of parB and their expression in apices and root." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 92. 6359-6363 (1995)
• [文献書誌] Takahashi,Y.et al.: "Auxin-regulated genes." Plant Cell Physiol.36. 383-390 (1995)
• [文献書誌] Kumagai,F.et al.: "The involvement of protein synthesis elongation factor 1α in the organization of microtubules on the perinuclear region during the cell cycle transition from M phase to G_1 phase in tobacco BY-2 cells." Bot.Acta. 108. 476-481 (1995)
• [文献書誌] Mitui,H.et al.: "Cell-cycle dependent accumulation of a kinesin-like protein,KatB/C,in synchronized tobacco BY-2 cells." Plant Mol.Boil.(in press).
• [文献書誌] 長田敏行,内宮博文(編): "植物の遺伝子発現" 講談社サイエンティフィク, 238 (1995)