キメラ性葉緑素突然変異の解析と原因遺伝子に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11760007
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 坂本 亘 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助教授 (20222002)
• キーワード: オルガネラ / 斑入り / 縞 / 葉緑素卒然変異 / 葉緑体分化 / 母性遺伝

研究概要

本研究では、植物における「斑入り」や「縞」などのキメラ性葉緑素突然変異体における形質発現について調べ、、その原因遺伝子を分子遺伝学的に明らかにすることを主な目的としている。
新たな斑入りに関わる遺伝子を単離する目的で、シロイヌナズナをアグロバクテリウムとvacuum infiltration法によって形質転換したT-DNA挿入突然変異系統を多数作出し、これらのスクリーニングを行った(平成11年度)。その結果、T-DNAの挿入と遺伝子の欠損によって斑入りが起きたと考えられる系統、すなわち選択マーカーであるカナマイシン耐性と斑入り形質が完全に連鎖する系統F204が得られた。この変異体の詳細な解析を行ったところ、以下の結果が明らかとなった。まず、得られた変異体はこれまでに知られているvar2突然変異体と同じアリルであって、変異はT-DNAの挿入によることがわかった。さらに、T-DNAの插入された遺伝子はFtsHと呼ばれる大腸菌のタンパク質と高い相同性を示すタンパク質をコードしていた。FtsHはAAAファミリーと呼ばれる一連のタンパク質の一つで、真核細胞及び原核細胞に広く存在するウォーカー型(Walker-type)ATPアーゼ(ATPase)の1ファミリーで、相同なATPアーゼドメインを持つにもかかわらず、膜融合、オルガネラの形成、タンパク質分解など様々な細胞機能に関与することが知られている。VAR2タンパク質は膜結合型でチラコイドに存在すると考えられたので、チラコイド膜に存在する光合成タンパク質複合体の分解および形成と、膜の融合に関わっていることが示唆された。これらの結果とvar2の斑入りが光量に依存して増加することと考えあわせると、FtsHが光合成複合体の光傷害などに深く関わっていることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Takechi,K.,Sodmergen,Murata,M.,Motoyoshi,F.,and Sakamoto,W.: "The YELLOW VARIEGATED (VAR2) locus encodes a homologue of FtsH, an ATP-dependent protease in Arabidopsis."Plant and Cell Physiology. 41. 1334-1346 (2000)
• [文献書誌] Sakamoto,W.,Spielewoy,N.,Bonnard,G.,Murata,M.,Motoyoshi,F.,and Wintz,H.: "Mitochondrial localization of AtOXA1, an Arabidopsis homologue of yeast Oxa1p involved in the insertion and assembly of protein complexes in mitochondrial inner membrane."Plant and Cell Physiology. 41. 1157-1163 (2000)
• [文献書誌] 前川雅彦,景山圭祐,力石和英,宇都木繁子,野田和彦,坂本亘: "イネ完熟種子糊粉層におけるアントシアニン生合成に関わる転写制御遺伝子のトランジェントアッセイ系."育種学研究. 2. 181-187 (2000)