導入遺伝子の発現を光で人為的に制御できる植物葉緑体形質転換系の開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09874170
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 豊島 喜則 京都大学, 大学院人間・環境学研究科, 教授 (60013166)
• 研究分担者: 椎名 隆 京都大学, 大学院人間・環境学研究科, 助手 (10206039)
• キーワード: 葉緑体 / 形質転換 / 転写 / 光 / プロモーター / psbD / psbA

研究概要

「自的」葉緑体光応答プロモータを導入した葉緑体形質転換体を作成して、特定タンパク質の葉緑体での発現を特異的に誘導する系の開発を目指した。
「結果・考察」
1. 光化学系IIのD2タンパク質をコードする葉緑体psbD光応答プロモータからの転写が、恒明条件下で24時間周期の概日リズムによる活性変化を示すことを明らかにした。
2. in vitro転写でのプロモータ解析から、葉身下部のPEPは転写開始に-35および-10配列を要求するが、上部の葉緑体PEPは、Extended-10プロモータ配列(psbAプロモータ)あるいは上流エンハンサー配列(psbDプロモータ)を認識することで-35配列を欠いたプロモータからも転写を開始できることを明らかにした。コムギ葉の発達にともなったPEPのプロモータ認識性の変化は、全く新しい発見であり、今後シグマ因子が関与している可能性を検討する。
3. psbAプロモータのコントロール下でGFPを発現させるタバコ葉緑体形質転換体を作成した。遺伝子導入条件を最適化した結果、高率で葉緑体形質転換体を得られる系の確立に成功した。蛍光観察から、GFPが葉緑体で特異的に発現していることが確認された。一方、-35配列を破壊した変異プロモータの活性は、野生型に比較して低かった。今後、この系を利用して発達ステージに伴ったPEPのプロモータ認識性の変化についてin vivoで検討する。また、青色光応答性のpsbD光応答プロモータを導入した形質転換体の作成も行い、青色光による特定タンパク質の特異的誘導を試みる。

研究成果

• [文献書誌] Shiina,T.: "rbcL transcript levels in tobacco plastids are independent of light: reduced dark transcription rate is compensated by increased mRNA stability." Plant Cell. 10. 1713-1722 (1998)
• [文献書誌] Nakahira,Y: "Circadian clock-regulated transcription of the psbD light-responsive promoter(psbD LRP)in wheat chloroplasts." Plant Physiol.118. 1079-1088 (1998)
• [文献書誌] Satoh,J.: "Two types of multi-subunit plastid RNA polymerase(REP)function distinctly in wheat seedlings depending on developmental stage of cells" Plant J. 印刷中. (1999)
• [文献書誌] Morikawa,K.: "Circadian-regulated expressionof a nuclear-encoded plastid sigma factor gene(sigA) in wheat seedlings." FEBS Lett.印刷中. (1999)
• [文献書誌] Shiina,T.: "Increased mRNA stability conpensates for reduced dark psbL transcription rates in tobacco plastids." Research in Photosynthesis. 印刷中. (1998)
• [文献書誌] Nakahira,Y.: "Ciradian-regulated transcription of the psbD light-responsive promoter(psbD LRP)in wheat chloroplasts." Research in Photosynthesis. (印刷中). (1998)
• [文献書誌] Satoh,J.: "Selective activation of the psvA and psbDpromoters in matured wheat chloroplasts." In Research in Photosynthesis. 印刷中. (1998)