光合成同化産物の輸送とシグナル伝達の分子機構の解明

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11151211
• 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: スフローストランスポ-ター / 単糖トランスポーター / 糖センサー / イネ / ヘキソキナーゼ / ヘキソースキナーゼ / α-アミラーゼ / in situ

研究概要

高等植物では光合成同化産物はスクロ-スのかたちで各器官間を移動するが、「スクロースの代謝ならびに輸送の機構」には不明の点が多い。また、光合成機能それ自体も糖によってフィードバック制御されているが、その実体、すなわち「糖センサーとシグナル伝達」の機構についても殆ど明らかではない。本研究は、スクロース、グルコースを中心とする光合成同化物質の代謝・輸送またその制御に関わる糖シグナルの認識・伝達機構の解明を目標とした。
1.In situ hybridization法によるOsSUT1mRNAの分布を調べ、この遺伝子の発現が維管束篩部伴細胞に局在すること、また糖によって制御されていることを明らかにした。
篩部伴細胞特異的なOsSUT1遺伝子の発現についてGUS融合遺伝子を用いた形質転換イネを作製し、詳細に解析した。
2.イネ単糖トランスポーターOsMST1-5のうち、とくにOsMST3,5を中心に研究を行った。酵母発現系を用いて糖輸送速度・基質特異性の詳細を解析した。OsMST3は、グルコース以外にも広く単糖の輸送が可能であり、またエネルギー依存型であることを明らかにした。
3.等電点電気泳動と新規活性染色法を組み合わせて、イネ胚における6種類のヘキソースキナーゼアイソフォーム(GK1-3,HK1,2,FK1)の同定を行った。酵素化学的解析よりHK1,2が糖センサー候補であるとの知見を得た。
4種類のcDNAのうち、OsHxk1のみが糖によるα-アミラーゼ遺伝子(RAmy3D)の転写制御に関与することを証明した。

研究成果

• [文献書誌] Yamaguchi J.: "Charactaerization of β-amylase and its deficiency in various rice cultivars"Theor. Appl. Genet. 98. 32-38 (1999)
• [文献書誌] Huang J.: "Changes in α-amylase isoforms during emergence of rice from submerged soil"Plant Prod. Sci.. 2. 12-13 (1999)
• [文献書誌] Takeuchi W.: "Reducing-agents-mediated solubilizaiton and activation of debranching enzyme (pullulanase) in rice flour"Biosci. Biotech. Biochem.. 63. 510-514 (1999)
• [文献書誌] Geshi N.: "Differences in sugar regulation between two isoforms of α-amylase in suspension-cultured cells of rice"J. Appl. Glycosci.. 46. 111-119 (1999)
• [文献書誌] Sunako T.: "Subcellular localization of rice hexose kinase, OsHXK1"Rice Genetics Newslett.. 16. 122-124 (1999)
• [文献書誌] Huang J.: "Expression of α-amylase isoforms and theRAmy1A gene in rice (Oryza sativa L.) during seed germination in submerged soil and its relationship with coleoptile length"Plant Prod. Sci.. (印刷中). (1999)
• [文献書誌] Guglielminetti L.: "Isoform characterization of hexose kinase in rice embryo"Phytochem.. 53. 195-200 (2000)
• [文献書誌] Matsukura C.: "Transverse vein differentiation associated with the gas space formation-fate of middle cell layer in leaf sheath development of rice"Ann. Bot.. 85. 19-27 (2000)
• [文献書誌] Awazuhara M.: "Distribution and characterization of enzymes responsible for starch degradation in rice (Oryza sativa cv. Koshihikari)"J. Agr. Food Chem.. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] Toyofuku K.: "Sugars modulate the abscisic acid-inducible Rab16A gene in cereal embryos"Plant Mol. Biol.. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] 池田亮: "オーキシンとイネの根の形態形成-GASR1遺伝子・タンパク質の解析"根の研究. 8. 9-12 (1999)
• [文献書誌] 松倉千昭: "植物の篩管輸送-スクローストランスポーターの発現と機能"化学と生物. 37. 639-642 (1999)
• [文献書誌] 池田亮: "植物の根に関する諸問題(79)-根の側根形成と窒素の取り込みに関する遺伝子群-"農業および園芸. 75. 301-308 (2000)
• [文献書誌] 大槻茂男: "肥育イネの作出! -糖センサー改変による新しい植物代謝工学-"バイオサイエンスとインダストリー. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] Yamaguchi J.: "Sugar repression of α-amylase genes in rice embryos"D Weipert, eds Eight Internationa Symposium on Pre-harvest Sprouting in Cereals 1998, Association of Cereal Research, Detmold. 10 (1999)
• [文献書誌] 武田泰斗: "デンプンの合成と分解,朝倉植物生理学講座第2巻"山谷知行編,朝倉書店,東京(印刷中). (2000)
• [文献書誌] 山口淳二: "発芽,新農学大辞典"山崎耕宇代表編集,養賢堂,東京(編集中). (2001)