フィトシスタチンの昆虫生育抑止効果の検証と耐虫イネの分子育種

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07556072
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 荒井 綜一 東京大学, 農学部, 教授 (20011934)
• 研究分担者: 榎森 康文 東京大学, 理学部, 助教授 (60160389) ; 阿部 啓子 東京大学, 農学部, 助教授 (10151094)
• キーワード: シスタチン / フィトシスタチン / システインプロテイナーゼ / トランスジェニック植物

研究概要

研究代表者らは、生体防御因子としてのフィトシスタチンの機能の解明、およびその有用性の検索を行った。以下に、これら2点について個別に本年度の研究実績を示す。
1.昆虫の生育抑止効果の分子レベルでの解明
オオムギのシステイン型プロテイナーゼ(CP)であるアリューレインをプローブに用い、モデル昆虫であるショウジョウバエの遺伝子ライブラリーをスクリーニングした結果、数種の陽性クローンをを得た。このうちの1つの塩基配列を解析したところ、CPをコードするしていることが判明した。この遺伝子DCP1の発現部位を解析するため、DCP1に対するcRNAを合成し、ショウジョウバエの胚およひ幼虫を用いて、in situハイブリダイゼーションを行ったところ、DCP1が消化管において大量に発現していることが明らかとなった。これにより、植物シスタチンの抗虫効果は昆虫消化管CPの阻害による昆虫生育抑止効果である可能性が強く示唆された。続いて、コクゾウの遺伝子ライブラリーを作製し、このDCP1をプローブに用いてスクリーニングを行ったところ、陽性クローンが得られた。現在、その塩基配列を解析している。
2.耐虫性イネの分子育種
イネのカルスより調製したプロトプラストに、トウモロコシのシスタチン(CC)遺伝子を薬剤耐性遺伝子とともにエレクトロポーレーション法により導入し、薬剤耐性選抜をかねてカルスへと再生させた。再生カルスから、ゲノムサザン分析により、CC遺伝子が導入されたものをさらに選抜し、ついでノーザン分析により、CCmRNAの発現を調べた。現在、発現が認められたカルスについて、植物体への育種を試みている。

研究成果

• [文献書誌] K. Irie et al.: "Transgenic rice established to express corn cystatin exhibits strong inhibitory activity against insect gut proteinases." Plant Mol. Biol.30. 149-157 (1996)
• [文献書誌] M. Kuroda et al.: "Oryzacystatins exhibit growth-inhibitory and lethal effects on differnt species of bean insect pests, Callosobruchus chinesis(Coleoptera)and Riptortus clavatus(Hemiptera)." Biosci. Biotech. Biochem.60. 209-212 (1996)
• [文献書誌] I. Matsumoto et al.: "A putative digestive cysteine proteinase of an insect, Drosophila melanogaster, predominantly expressed in embryonic and larval midgut." Eur. J. Biochem.227. 582-587 (1995)
• [文献書誌] T. Asakura et al.: "Rice aspartic proteinase, oryzasin, expressed during seed ripening and germination, has a gene organization distinct from those of animal and microbial aspartic proteinases." Eur. J. Biochem.232. 77-83 (1995)
• [文献書誌] Y. Michigami et al.: "Significance of the C-terminal domain of Erwinia uredovora ice nucleation-active protein(Ina U)." J. Biochem.118. 1279-1284 (1995)
• [文献書誌] H. Hosoyama et al.: "Introduction of a chimeric gene encoding an oryzacy statin-β-glucuronidase fusion protein into rice protoplasts and regeneration of transformed plants." Plant Cell Rep.15. 174-177 (1995)