イネミトコンドリアゲノムの機能解析による分子育種学的研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05404007
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 平井 篤志 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (60023470)
• 研究分担者: 堤 伸浩 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (00202185)
• キーワード: イネ / ミトコンドリアゲノム / 転写制御 / 転写開始点

研究概要

ミトコンドリアは糖に蓄えられた、エネルギーを生物が利用しやすいATPに呼吸を通して変換する。そのため、すべての真核生物において重要な働きをしている。しかし高等植物のミトコンドリアゲノムは構造が複雑で、ゲノムの分子構造と機能の関係が余り解明されておらず、育種へ応用が限定されている。本研究ではイネのミトコンドリアゲノム全体の遺伝子の位置を特定し、転写を調べ、それから遺伝子発現の制御因子についても解明し、その改変による育種への応用の基礎データを得ることをめざしていた。
ミトコンドリアゲノムの構造が変異しやすいことは、反復配列での組換えや葉緑体からの転移配列からすでに明らかにされている。ゲノムの構造が変われば、そこにおける遺伝子発現に影響することは確かであり、それへの対応が注目されていた。ミトコンドリアゲノムにおける遺伝子発現を解析した結果は、遺伝子発現の機構は非常に柔軟であることを示している。たとえば、trnfM遺伝子はrrn26の上流から複製された76塩基の共通配列をプロモーターにして転写される。また葉緑体から転移したtrnHの転写にミトコンドリア特異配列がプロモーターとして働いたり、葉緑体転移配列がミトコンドリア固有の遺伝子であるnad9を発現させていたことも明らかになっている。これらはゲノムの構造変異に対応して遺伝子発現も柔軟になっていることを示している。ミトコンドリアはエネルギーの消費器官であり、その活動は必要最小限に限られるべきである。これらの機構は微妙な発現制御を可能にし、移動の自由がない植物が種々の環境かで生き延びるための戦略であると思われる。

研究成果

• [文献書誌] Nakazono,M.et al.: "The gene for a subunit of the ABC-type heme transporter is transcribed together with the gene for subunit 6 of NADH dehydrogenase in rice mitochondria." Curr.Genet.29. 412-416 (1996)
• [文献書誌] Nakazono,M.et al.: "Multiple initiation sites for transcription of a gene for subunit 1 of F1-ATPase(atp1) in rice mitochondria." Curr.Genet.29. 417-422 (1996)
• [文献書誌] Zeltz,P.et al.: "A promiscuous chloropast DNA fragment is transcribed in plant mitochondria but the encoded RNA is not edited." Plant Mol.Biol.31. 647-656 (1996)
• [文献書誌] Nakazono,M:et al.: "A chloroplast-derived sequence is utilized as a source of promoter sequences for the gene for subunit 9 of NADH dehydrogenase (nad9) in rice mitochondria." Mol.Gen.Genet.252. 371-378 (1996)
• [文献書誌] Kadowaki,K.et al.: "Targeting presequence acquisiton after mitochondrial gene transfer to the nucleus occurs by duplication of existing targeting signal" EMBO J.15. 6652-6661 (1996)
• [文献書誌] Miyata,S.et al.: "Four kinds of plasmid-like DNA of rice mitochondria are transcribed." Breed.Sci.47. 51-55 (1996)