植物ミトコンドリアの形質転換システムの開発

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06556002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 平井 篤志 東京大学, 農学部, 教授 (60023470)
• 研究分担者: 吉羽 洋周 日立製作所, 基礎研究所, 主任研究員 ; 堤 伸浩 東京大学, 農学部, 助教授 (00202185) ; 長戸 康郎 東京大学, 農学部, 教授 (10143413)
• キーワード: イネ / ミトコンドリアゲノム / 形質転換 / アンチマイシン

研究概要

ミトコンドリアは生物エネルギーの変換を行う重要な器官で、これの効率を増加させる改良はすべての作物にとって重要である。ミトコンドリアの機能は遺伝的には核とミトコンドリアゲノムの二元的支配を受けている。このうち、母性遺伝を行い交雑で改良できないミトコンドリアゲノムは現在のところ遺伝子導入法がなく、その開発が待たれている。本研究はミトコンドリアのプラスミド様DNAがミトコンドリア内で安定的に増殖することに着目し、これを改変して形質転換のためのプラスミドを構築しようとするものである。
ミトコンドリア形質転換用プラスミドを構築した。これにはpBSKS+プラスミドを土台にミトコンドリアで発現するatp1のプロモータにアンチマイシン抵抗性になるように43番のGlyをValにまたは234番のLysをIleに人工的に改変したcob遺伝子を付け、さらにatp6の3'非翻訳領域をつないだ。最終的にはミトコンドリア内で安定的に増殖させるために、さらにプラスミド様DNA(B4)を挿入して形質転換用プラスミドとした。
一方Particle gunによる形質転換系を確立するため、CaMVの35SプロモータにGUSをつないだ形質転換用プラスミドを構築し、Particle gunを用いてイネ培養細胞に導入し、一過性のGUS活性が発現されるのを確認した。これによりParticle gunによる一般的な形質転換系は確立した。ついで上記ミトコンドリア形質転換用プラスミドをParticle gunを用いてイネカルスに導入することを試みているが、現在のところ成功していない。

研究成果

• [文献書誌] Miyata, S. et al.: "Polymorphic distribution and molecular diversification of mitochondrial plasmid-like DNAs in the genus Oryza" Jpn. J. Genet.70. 601-614 (1995)
• [文献書誌] Miyata, S. et al.: "Mitochondrial plasmid-like DNAs of the B1 family in the genus Oryza: sequence heterogeneity and evolution." Jpn. J. Genet.70. 675-685 (1995)
• [文献書誌] Nakazono, M. et al.: "Homologous recombination mediated by two palindromic repeated sequences in the mitochondrial genome of Oryza" Theor. Appl. Genet.91. 1-8 (1995)
• [文献書誌] Nakazono, M. et al.: "A small repeated sequence contains the transcription initiation sites for both trnfM and rrn26 in rice mitochondria." Plant Mol. Biol.28. 345-348 (1995)
• [文献書誌] Nakazono, M. et al.: "The CRTA motif is present in the promoters of mitochondrial genes of rice." Plant. Sci.105. 227-234 (1995)
• [文献書誌] Nishiwaki, S. et al.: "Structure of a gene for subunit 9 of NADH dehydrogenase (nad9) in rice mitochondria and RNA editing of its transcript." Plant Cell Physiol.36. 1135-1138 (1995)