呼吸関連遺伝子の発現調節による作物の稔性制御に関する分子育種学的研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09556002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 平井 篤志 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (60023470)
• 研究分担者: 中村 郁郎 千葉大学, 大学院・自然科学研究科, 助教授 (50207867) ; 中園 幹生 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (70282697) ; 堤 伸浩 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (00202185)
• キーワード: イネ / アルデヒド脱水素酵素 / 稔性回復遺伝子

研究概要

ミトコンドリア型アルデヒド脱水素酵素(ALDH2)遺伝子は、トウモロコシにおいてT型細胞質雄性不稔系統の稔性回復遺伝子Rf2であることが知られている。花芽器官では好気呼吸に加えてエタノール発酵が活性化されており、葉や根などの器官と比べて、エタノール発酵の中間産物であるアセトアルデヒド量が多い。アセトアルデヒドはALDHによって毒性の低い酢酸に速やかに変換されるため、通常の花粉発育には影響がない。しかし、花粉形成期に低温にさらされると、イネの代謝効率が低下した結果、雄蕊内のアセトアルデヒドの蓄積量が増加し、最終的に花粉発育に障害が生じると予想される。そこで形質転換の技術で、アセトアルデヒドを酢酸に変換するALDH2の量・活性を増大させれば、アセトアルデヒドの量を減少させることができ、イネの障害型耐冷性を向上できると期待される。
本年度は、まずイネALDH2遺伝子のcDNAクローンの同定を行った。イネALDH2遺伝子の発現の器官特異性をノーザン法で調査した。その結果、トウモロコシなどと同様に花粉発育の盛んな幼穂で、ALDH2の発現量が多いことが明らかとなった。イネの障害型耐冷性を強化させるために、ALDH2acDNAをユビキチン遺伝子のプロモーターの下流に連結したイネ形質転換用のプラスミドを作製し、アグロバクテリウムEHA105株に導入し、最終的にイネ品種「日本晴」に形質転換した。現在、T1世代の植物を育成中である。今後、T_2世代の形質転換イネを用いて障害型耐冷性検定を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] S.Arimura et al.: "A novel plant nuclear gene coding for chloroplast ribosomal protein S9 has a transit peptide related to that of rice chloroplast ribosomal protein L12"FEBS Lett.. 450. 231-234 (1999)
• [文献書誌] K.Ohtsu et al.: "Characterization of a cDNA Encoding a Novel Subunit for Cytochrome c Oxidase(COX6b) from Rice"Breed.Sci.. 49. 211-215 (1999)
• [文献書誌] S.Hamanaka et al.: "Identification of cDNA encoding cytochrome c oxidase subunit 5c(COX5c) from rice : comparison of its expression with nuclear-encoded and mitochondrial-encoded COX genes"Genes & Genetic Systems.. 74. 71-75 (1999)
• [文献書誌] N.Kubo et al.: "A single nuclear transcript encoding mitochondrial RPS14 and SDHB of rice is processed by alternative splicing : Common use of the same mitochondrial targeting signal for different proteins"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 96. 9207-9211 (1999)
• [文献書誌] A.Watanabe et al.: "AtUCP2: a Novel Isoform of the Mitochondrial Uncoupling Protein of Arabidopsis thaliana"Plant Cell Physiol.. 40. 1160-1166 (1999)
• [文献書誌] M.Nakazono et al.: "Characterization of two cDNA clones encoding rice F_1F_0-ATPase inhibitor proteins, both of which are targeted to mitochondria"Planta. 210. 188-194 (2000)