高等植物細胞の多分化能獲得と分化能限定化の分子機構

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07454215
• 研究種目: 一般研究(B)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 福田 裕穂 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10165293)
• キーワード: nuclease / 遺伝子導入 / 管状要素 / 植物ホルモン / 脱分化 / ヒャクニチソウ / 分化転換

研究概要

1.初期:分化初期に発現する遺伝子の単離を行い、脱分化に対する役割を明らかにする
分化初期に発現する12種の遺伝子(cDNAクローン)の発現パターンについての詳細な解析を行い、これらの遺伝子のすべてが、培養初期にホルモン非依存的に発現が誘導され、分化中期以降にホルモンによる精密な制御を受けることが明らかになった。
2.中期:分化中期に特異的に発現する遺伝子TED2-4をマーカーとして、分化能制限過程を明らかにする。
TED2抗体を用いた詳細な解析により、TED2タンパク質が管状要素と師部繊維細胞に特異的に存在することを明らかにした。mRNAの発現に比べ、かなり遅れてタンパク質が出現することから、TED2タンパク質の翻訳レベルでの調節が存在することが示唆された。購入した遺伝子導入装置を用いて、分化を誘導した細胞へのプロモーター-GUS融合遺伝子の直接導入が可能になった。
3)後期:分化後期の遺伝子マーカーを用いて、分化決定の分子機構を明らかにする
ヒャクニチソウの分化に伴い発現するnucleaseの単離を試み、これに成功した。まず、比較的長い部分アミノ酸配列が知られている、オオムギnucleaseのcDNAの単離を試み、これに成功した。さらに、ここで得られた塩基配列と既知のnucleaseの配列、さらにヒャクニチソウnucleaseのN末の部分アミノ酸配列を比較し、PCRによりヒャクニチソウnuclease cDNAを単離した。

研究成果

• [文献書誌] Sato,S.: "Subtractive hybridization cloning and analysis of genes expressed during carrot somatic embryogenesis." Plant Molecular Biology. 28. 39-46 (1995)
• [文献書誌] Minami,A.: "Transient and specific expression of a cysteine endoppeptidase during autolysis in differentiating tracheary elements from Zinnia mesophyll cells." Plant Cell Physiology. 36. 1599-1606 (1995)
• [文献書誌] Joy,R.W.IV: "Cloning and characterization of polyphenol oxidase cDNAs of Phytolacca americana" Plant Physiology. 107. 1083-1089 (1995)
• [文献書誌] Sato Y.: "Purification of cationic peroxidases bound to the cell walls from the roots of Zinnia elegans." Journal of Plant Research. 108. 463-468 (1995)
• [文献書誌] Sato,Y.: "Separation and characterization of the isozymes of wall-bound peroxidase from cultured Zinnia cells during tracheary element differentiation" Planta. 196. 141-147 (1995)
• [文献書誌] Kawahara,R.: "Isolation and characterization of homeobox-containing genes of carrot" Plant Molecular Biology. 27. 155-164 (1995)
• [文献書誌] Sugiyama,M.: "Plant Tissue Culture Manual,Kluwer Academic Press" Zinnia mesophyll culture system to study xylogenesis, 1995 ((in press))
• [文献書誌] Fukuda,H.: "Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology" Xylogenesis:Initiation,Progression and cell death., 1996 (38(in press))