種子貯蔵タンパク質遺伝子発現の栄養シグナル応答機構

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12138201
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 内藤 哲 北海道大学, 大学院・農学研究科, 教授 (20164105)
• 研究分担者: 藤原 徹 東京大学, 生物生産工学研究センター, 助教授 (80242163)
• キーワード: シロイヌナズナ / 種子貯蔵タンパク質 / イオウ栄養応答 / メチオニン / β-コングリシニン / シスタチオニンγ-シンターゼ

研究概要

ダイズβ-コングリシニンのβサブユニットプロモーターの硫黄栄養応答領域(βSR)をカリフラワーモザイクウイルス(CaMV) 35Sプロモーターの-90bpの位置に3つタンデムにつないで挿入したキメラプロモーターは,本葉においても硫黄欠乏応答を示す.このプロモーターの下流に発光クラゲの緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子をつないだDNAを導入したシロイヌナズナ株(NOB株)を用いた解析を行った.O-アセチルセリン(OAS)は硫黄欠乏応答の鍵になると考えられる代謝産物であるが,NOB株のGFP蛍光は硫黄十分条件下でもOAS処理によって増加した.一方,グルタチオン処理によってNOB株のGFP蛍光は硫酸イオンの多寡にかからず抑えられた.これらの結果により,βSRが硫黄欠乏応答全般に中心的な役割を担っていることが示された.また,サイトカイニン処理によってNOB株のGFP蛍光が増加することが見いだされた.内在性の硫黄応答性遺伝子の発現もサイトカイニンに対して硫黄欠乏時と同様の応答を示した.しかしながら,硫黄欠乏によってサイトカイニン濃度は変化しないので,両者に対する応答は別の経路であると考えられる.βサブユニット遺伝子はメチオニンによって発現抑制を受けるが,メチオニンを過剰に蓄積するmto1変異をNOB株に導入すると,種子ではGFP蛍光が抑制されたが,本葉では影響が見られなかった.一方,全長のβサブユニットプロモーターにCaMV 35Sプロモーターのエンハンサー領域をつないだ場合には,本葉においてメチオニン応答を示した.硫黄栄養に対する応答機構は組織によって異なることが示された.

研究成果

• [文献書誌] Hirai MY.: "Global expression profiling of sulfur-starved Arabidopsis by DNA macroarray reveals the role of O-acetyl-L-serine as a general regulator of gene expression in response to sulfur nutrition."Plant J.. 33. 65-663 (2003)
• [文献書誌] Fujimaki S.: "Formation of tissue masses on floral inflorescence in Arabidopsis thaliana plants that accumulate reduced levels of MT2a mRNA."Soil Sci.Plant Nutr.. 49. 379-385 (2003)
• [文献書誌] Tanaka K: "Cadmium concentrations in the phloem sap of rice plants (Oryza sativa L.) treated with a nutrient solution containing cadmium."Soil Sci.Plant Nutr.. 49. 311-313 (2003)
• [文献書誌] Y.Chiba: "S-Adenosyl-L-methionine is an effector in the posttranscriptional autoregulation of the cystathionine γ-synthase gene in Arabidopsis."Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 10225-10230 (2003)
• [文献書誌] I.Lambein: "Decay kinetics of autogenously regulated CGS1 mRNA that codes for Cystathionine γ-synthase in Arabidopsis thaliana."Plant Cell Physiol.. 44. 893-900 (2003)
• [文献書誌] Noguchi K: "Biochemical properties of the cell wall in the Arabidopsis mutant bor1-1 in relation to boron nutrition."Plant Nutr.Soil Sci.. 166. 175-178 (2003)
• [文献書誌] Y.Tsuchiya: "The FUSS transcription factor functions through the epidermal regulator TTG1 during embryogenesis in Arabidopsis."Plant J.. 37. 73-81 (2004)