イネ種子発芽の制御機構

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09660004
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 山口 淳二 名古屋大学, 生物分子応答研究センター, 助教授 (10183120)
• キーワード: α-アミラーゼ / 転写抑制 / パーティクルガン / ヘキソ-スキナーゼ / 糖センサー / シス因子 / βモチーフ / GATAモチーフ

研究概要

2年間の研究成果は以下のように要約できよう。
1. イネα-アミラーゼ遺伝子RAmy3Dの糖による転写抑制現象を解析するため、イネ胚を用いたパーティクルガンによるトランジェント発現系を確立した。この実験系を用いて、この糖抑制現象にヘキソ-スキナーゼが関与することを示した。あわせて、ヘキソ-スキナーゼの活性阻害剤であるグルコサミンが糖センサーに影響を与えることを明らかにした。
2. イネα-アミラーゼ遺伝子の糖による発現抑制現象に着目し、RAmy3DならびにRAmy1A遺伝子プロモーターの糖応答シス配列を明かにした。両遺伝子はともに糖による制御を受けるが、その抑制はRAmy3D遺伝子の方が厳密であった。RAmy1Aのジベレリン応答シス配列の内、ピリミジンボックスとGAREが部分的に糖応答性に関与することを明らかにした。
RAmy3D遺伝子においては、GmotifとGATA motifが糖応答性に関与することを示し、光誘導型の光合成遺伝子と関連もあわせて議論した。
3. オオムギ種子胚を用いてα-アミラーゼの糖による発現抑制現象を解析した。オオムギα-アミラーゼ遺伝子ではジベレリンによる発現誘導が知られているが、種子胚では糖による発現抑制が観察されるのに対し、アリューロン細胞では観察されなかった。詳細な解析により、糖と植物ホルモンシグナリングのタロストーク現象を明らかにした。
4. ジベレリンによるイネ葉鞘長促進現象に着目し、この促進が主に細胞伸長によって賄われていることを明らかにした。第2葉鞘では、これに伴い細胞壁物性の変化、浸透物質の増加、可溶性糖の増加、デンプン顆粒の分解が観察され、伸長現象に伴う糖輸送・転流の活発化が推察された。

研究成果

• [文献書誌] Guglielminetti L: "Effects of anoxia on sucrose degrading enzymes in cereal seeds." J.Plant Physiol.150. 251-258 (1997)
• [文献書誌] Perata P: "Sugar repression of gibberellin-dependent signaling pathway in barley embryos." Plant Cell. 9. 2197-2208 (1997)
• [文献書誌] Sugimoto N: "Temporal and spatial expression pattern of rice α-amylase gene RAmy1A during seed development." Rice Genet.Newslett.14. 148-150 (1997)
• [文献書誌] Matsukura C: "The first leaf sheath growth promoted by gibberellins in dwarf mutant of rice." Rice Genet.Newslett.14. 150-153 (1997)
• [文献書誌] Ikeda A: "Characterization and expression of GASR1, a root-specific GAST1-like protein in rice." Rice Genet.Newslett.14. 153-155 (1997)
• [文献書誌] Loreti E: "Effect of anoxia on gibberellic acid-induced protease and β-amylase processing in barley seeds." J.Plant Physiol.152. 44-50 (1998)
• [文献書誌] Morira A: "Functional dissection of a sugar-repressed α-amylase gene (RAmy1A) promoter in rice embryos." FEBS Lett.423. 81-85 (1998)
• [文献書誌] Sugimoto N: "Temporal and spatial expression pattern of α-amylase gene during germination in rice and barley." Plant Cell Physiol.39. 323-333 (1998)
• [文献書誌] Umemura T: "Suger sensing and α-amylase gene repression in rice embryos." Planta. 204. 420-428 (1998)
• [文献書誌] Matsukura C: "Leaf sheath growth promoted by gibberellins in dwarf mutant of rice." Planta. 205. 145-152 (1998)
• [文献書誌] Toyofuku K: "Promoter elements required for sugar-repression of the RAmy3D gene for α-amylase in rice." FEBS Lett.428. 275-280 (1998)
• [文献書誌] Mitsunaga S: "Detection of proteins binding to the promoter region DNA using a nonradioactive gel-retardation assay." Biosci.Biotech.Biochem.62. 1812-1814 (1998)
• [文献書誌] Yamaguchi J: "Analysis of embryo-specific α-amylase using isolated mature rice embryos." Breeding Sci.48. 365-370 (1998)
• [文献書誌] Yamaguchi J: "Characterization of β-amylase and its deficiency in various rice cultivars." Theor.Appl.Genet.98. 32-38 (1998)
• [文献書誌] 豊福恭子: "α-アミラーゼ遺伝子の発現制御-植物ホルモンと糖によるシグナル伝達過程を解明のための分子指標として-" 植物の化学調節,32 : 132-143, 12 (1997)
• [文献書誌] 山口淳二: "α-アミラーゼの誘導" 今関英雅,柴岡弘郎編,植物ホルモンと細胞の形,学会出版センター,大阪,43-52, 10 (1998)