高等植物ミトコンドリアの構築誘導機構の生化学的・分子生物学的研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05454132
• 研究機関: 福井県立大学
• 研究代表者: 旭 正 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (10023392)
• 研究分担者: 岩崎 行玄 福井県立大学, 生物資源学部, 助教授 (20193732)
• キーワード: F_1ATPase / カタラーゼ遺伝子 / シトクロームcオキシダーゼ / 種子発芽 / ヘテロ三重体Gタンパク質 / ミクロボディー / ミトコンドリア

研究概要

発芽種子や切断傷害植物組織においてミトコンドリアの活発な誘導構築の分子機構を明らかにするために、シトクロームcオキシダーゼとF_1ATPaseの核支配のいくつかのサブユニットについて、それぞれのcDNAを用いてmRNAの変動を追跡し、これらの遺伝子の発芽種子や切断傷害組織における発現誘導を解析した。しかし、満足すべきデータは得られなかった。そこで、発芽種子や切断傷害組織でミトコンドリアと同様に誘導構築されるミクロボディーに着目し、その指標酵素であるカタラーゼの遺伝子のこれらの刺激による誘導発現の分子機構について研究した。すなわち、すでにクローニングしていた2種のヒマカタラーゼ遺伝子の内の一つの遺伝子の種々の長さの5′上流域に大腸菌のβ-グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子をつないだ融合遺伝子を作製し、これをタバコに導入して、GUSの発現を調べてこのカタラーゼ遺伝子の5′上流域の調節能を解析した。その結果、この5′上流域には、器官特異性に関わるシスエレメントや種子形成に伴う発現誘導に関与するシスエレメントの外に、種子発芽に伴う発現誘導に関与するシスエレメントが存在することが明らかになった。この種子発芽に伴う発現誘導に関与するシスエレメントは-1241〜-816、-720〜-682、-632〜-535、-535〜-380の4カ所に存在していた。現在これらのシスエレメントの同定を急いでいる。さらに、傷害刺激を核遺伝子に伝えるシグナル伝達系を明らかにする第一歩として、原形質膜に存在するヘテロ三重体Gタンパク質について研究し、イネのαとβサブユニットのcDNAをクローニングした。現在このGタンパク質の構造と機能について研究中である。

研究成果

• [文献書誌] Masaharu Suzuki: "Differential regulation of the expression in transgenic tobacco of the gene for β-glucuronidase under the control of the 5′ -upstreaem regions of two catalase genes from castor bean" Plant Cell Physiol.36. 273-279 (1995)
• [文献書誌] Atsushi Ishikawa: "Molecular cloning and characterization of a cDNA for the α subunit of a G protein from rice" Plant Cell Physiol.36. 353-359 (1995)
• [文献書誌] Yukimoto Iwasaki: "Molecular cloning and characterization of cDNA for a rice protein that contains seven repetitive segments of the Trp-Asp forty-amino-acid repeat (WD-40 repeat)" Plant Cell Physiol.36. 505-510 (1995)
• [文献書誌] Masaharu Suzuki: "Different sets of cis-elements contribute to the expression of a catalase gene from castor bean during seed formation and postembryonic development in transgenic tobacco" Plant Cell Physiol.36. 1067-1074 (1995)
• [文献書誌] Atsushi Ishikawa: "Molecular cloning and characterization of a cDNA for the β subunit of a G protein from rice" Plant Cell Physiol.37(in press). (1996)
• [文献書誌] 鈴木雅晴: "カタラーゼ遺伝子の操作による耐冷・耐病植物の育成" バイオサイエンスとインダストリー. 54. 26-30 (1996)