作物培養細胞の分化及び器官形成過程の遺伝子活性

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05454042
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 喜久田 嘉郎 北海道大学, 農学部, 教授 (90001445)
• 研究分担者: 藤野 介延 北海道大学, 農学部, 助手 (80229020) ; 幸田 泰則 北海道大学, 農学部, 助教授 (20002355)
• キーワード: イネ種子カルス / Oryza sativa / 植物体再分化 / アブサイシン酸(ABA) / ABA誘導蛋白質 / フォスフォリラーゼ / フォスフォグルコムターゼ / 硝酸還元酵素

研究概要

イネ種子カルスを誘導して180〜210日間培養後のカルスはアブサイシン酸(ABA)添加培養により、白色コンパクト化し、生長が顕著に抑えられ、乾物含量と可溶性蛋白質含量が増加される。植物体の再分化率がABA添加前培養により増加し、緑色植物体の出現期間も一週間以上短縮することを観察した。本研究ではABAが不定胚の形成を誘起し、不定胚前段階の分化を完成することを組織切片で観察発見し、ABAの不定胚由来の再分化植物体の比率を増加し、茎葉分化由来の再分化植物体形成の抑制抑効果を観察した。ABAは培養カルス細胞のサッカロース吸収と蓄積及び澱粉の合成と蓄積を促進し、還元糖の著しい変動を抑え、フラクトースの含量を減少し、グルコース含量を増加することを確認した。またABAはインヴェルターゼ及びフォスフォグルコイソメラーゼの活性を抑制し、フォスフォグルコムターゼとフォスフォリラーゼ及び硝酸還元酵素の活性を促進する効果を認めた。糖類、澱粉及び酵素活性の消長により、ABAが細胞生理活性の助長を促すと推測できる。4〜12mg/L ABA添加培養は、カルスに45kD、24.5kD、18.5kD及び14kDの新生蛋白質を誘導した。それぞれの同一分子量の蛋白質は成熟種子胚にも見られ、植物体再分化及び種子発芽時に消失することを観察した。そのうち、24.5kD ABA誘導蛋白質をN末端解読や単一蛋白質精製や抗体作成等を行った。N末端からそれぞれ解読した20個(pI6.1蛋白質)と30個(pI6.9蛋白質)のアミノ酸残基のうち、60%が相同であった。その抗体は、ABA誘導の24.5kD蛋白質及び成熟種子胚の24.5kD蛋白質との特異的反応を確認したが、ABA処理区由来の再分化植物体及び成熟種子由来の幼植物体の可溶性蛋白質との抗体反応は認めなかった。これはカルスの植物体再分化後あるいは種子の発芽後に、24.5kD蛋白質が完全に消失したことを裏付ける。培養カルスの ABA誘導蛋白質が種子形成との成熟段階に、内生ABAによるABA特異的発現蛋白質と類似した性質、あるいは相同アミノ酸配列を持っている可能性を示唆した。

研究成果

• [文献書誌] K Takahashi,K Fujino,Y Kikuta,Y Koda: "Expanshion of potato cell in response to jasmonicacid." Plant Science. 100. 3-8 (1994)
• [文献書誌] Y Koda,Y Kikuta: "Wound-induced accumulation of jasmonic acid in tissues of potato tubers." Plant Cell Physiology. 35(5). 751-756 (1994)
• [文献書誌] Y Koda,K Takahashi,Y Kikuta: "Involvement of iasmonic acid and related compounds in the tuberization of Jerusalem artichoke plant.(Helianthus thterosus L.)" Japanese Journal of Crop Science. 63(2). 333-338 (1994)
• [文献書誌] K Yamagishi,K Nagatani,T Fukase,C Mitsumori,Y Kikuta: "Molecular characterization of a Kunitz-type proteinase inhibitor expressing specifically in potato tubers." Journal of the Faculty of Agriculture Hokkaido University. 66(1). 1-12 (1994)
• [文献書誌] K Yamagishi,K Nagatani,T Fukase,C Mitsumori,E M Isejima,Y Kikuta: "Gene expression of a Kunitz-type proteinase inhibitor and patatin in response to storage temperature of potato tubers." Japanese Journal of Crop Science. 63(2). 368-369 (1994)
• [文献書誌] C Mitsumori,K Yamagishi,K Fujino,Y Kikuta: "Detection of immunologically related Kunitz and Bowman-Birk proteinase inhibitors expressed during potato tuber development." Plant Molecular Biology. 26. 961-969 (1994)