アサガオのトランスポゾンTpnの構造と機能

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11640621
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 仁田坂 英二 九州大学, 大学院・理学研究院, 助手 (60222189)
• 研究分担者: 山崎 常行 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (10108649)
• キーワード: トランスポゾン / アサガオ / Tpn / Ipomoea / AP2

研究概要

アサガオ(Ipomoea nil)は日本独自の園芸植物であり、江戸時代に多くの花色、模様や形態に関する突然変異体が単離され、現在まで保存されてきている。これまでに単離された突然変異遺伝子のほとんどにトウモロコシのEn/Spm類似のトランスポゾンが挿入しており、これらをTpn1ファミリーと呼んでいる。コピー数を推定した結果、Tpnはハプロイドゲノムあたり、1000コピー程度と非常に多数存在していた。これらは制限酵素地図から、およそ30種類以上に分類され、そのうち24グループについて、完全な塩基配列を決定した。Tpnの両端は28bpのTIRからなり、それに連なる高度に反復した共通な領域、その内側には反復配列を含まない共通な部分が見られた。
さらに、その内側にはグループ特異的な配列があり、これは様々な高等植物の遺伝子と高い相同性があった。例えば、HMG、βガラクトシダーゼ、ミオシン、花の形態形成に関わるようなAP2など多様な遺伝子である。これは、進化過程において、Tpnが内部にアサガオの遺伝子を取り込んできたのだと考えており、構造から3′側からコピーしたことが示唆された。このような構造を持つトランスポゾンが増えている生物はアサガオしか知られていない。また、AP2遺伝子の機能しているアサガオの遺伝子をクローニング比較した結果、Tpn内のAP2のコピーは複数のアミノ酸置換・終止コドンが存在し、偽遺伝子化していた。植物遺伝子では、遺伝子数(dose)が増加すると逆にその遺伝子の転写量が減少することが知られている(cosuppression)が、多くのcDNAが単離されたことから、Tpnの内部配列は明らかに転写しており、このTpnが宿主(アサガオ)の遺伝子発現に影響を与えていることは十分考えられる。また、このことは宿主とトランスポゾンの関係を考える上でも非常に興味深い。

研究成果

• [文献書誌] T.Shiraiwa,E.Nitasaka and T.Yamazaki: "Geko, a novel gene involved in olfaction in Drosophila melanogaster"J.Neurogenet.. 14. 145-164 (2000)
• [文献書誌] 仁田坂英二: "アサガオの系統保存"ライフサイエンスのための系統保存とデータバンク(中辻憲夫編、共立出版). 63-67 (2000)
• [文献書誌] N.Inomata and T.Yamazaki: "Evolution of nucleotide substitutions and gene regulation in the amylase multigenes in Drosophila kikkawai and its sibling species."Mol.Biol.Evol.. 17. 601-615 (2000)
• [文献書誌] H.Araki,N.Inomata and T.Yamazaki: "Molecular Evolution of Duplicated Amylase Gene Regions in Drosophila melanogaster : Evidence of Positive Selection in the Coding Regions and Selective Constraints in the Cis-Regulatory Regions."Genetics. (in press). (2001)
• [文献書誌] 仁田坂英二,星野敦,田中幸子,飯田滋: "アサガオの連鎖地図とトランスポゾンディスプレイ"植物のゲノム研究プロトコール(佐々木卓治,田畑哲之,島本功編、秀潤社). (in press). (2001)
• [文献書誌] 米田芳秋,仁田坂英二: "アサガオ画像データベース"(財)遺伝学普及会編. (2000)
• [文献書誌] 仁田坂英二: "伝統の朝顔III-作り手の世界"国立歴史民俗博物館編. 80 (2000)
• [文献書誌] 仁田坂英二: "伝統の朝顔III-芽生えから開花まで"国立歴史民俗博物館編. 80 (2000)