イネの発生・形態形成を制御する遺伝子の単離とその機能の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12460002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 平野 博之 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (00192716)
• 研究分担者: 長戸 康郎 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (10143413)
• キーワード: DL遺伝子 / YABBY遺伝子 / 花 / 発生・分化 / 心皮 / イネ(Oryza sativa) / トウモロコシ / コムギ

研究概要

イネのDL遺伝子の欠損変異体は,心皮が雄蕊に転換するホメオテックな変異を示す.この遺伝子を単離したところ,YABBY遺伝子ファミリーに属すること,心皮が形成される一つのwhorlのみで発現し機能していることが明らかとなった.したがって,イネにおいては花の器官決定は双子葉植物とは少し異なる機構によって制御されていると考えられる.そこで,このDLの機能とそれから推定される花の発生モデルが一般化できるのかどうかを明らかにする目的で,イネ科のコムギおよびトウモロコシよりDLの相同遺伝子をそれぞれ単離した.これらの遺伝子がコードするタンパク質は非常に相同性が高く,ZnフィンガーおよびYABBYドメインのみならず,通常はほとんど相同性の見られない領域まで高度に保存されていた.この相同性の高さと分子系統学的解析から,単離したcDNAは確かにDLのorthologであることが判明した.
次に,雌雄異花植物であるトウモロコシのDL ortholog (ZmDL)の空間的発現パターンを解析した.雌花幼穂においては,心皮の原基の予定領域よりその発現が検出され,心皮の発生,花柱の形成される時期を通じて強い発現が認められた.また,雄花の発生過程では,いったん心皮原基が形成され,その後退化する.この雄花幼穂においても,心皮原基においてZmDLの発現が認められた.同様に,コムギのDL orthologも心皮の原基および発生中の心皮で発現が観察された.両植物とも心皮以外の花器官では,DL orthologの発現は検出されなかった.これらの結果は,トウモロコシおよびコムギにおいてはDL orthologが心皮の発生を制御していることを強く示唆している.

研究成果

• [文献書誌] Sato, Y. et al.: "Mutations that cause amino acid substitutions at the invariant positions in homeodomain of OSH3 KONX protein suggest artificial selection during rice"Genes Genet. Syst.. 76. 381-392 (2001)
• [文献書誌] Sato, Y. et al.: "Auxin response factor family in rice"Genes Genet. Syst.. 76. 373-380 (2001)
• [文献書誌] 佐藤: "イネ品種「ミルキークイーン」の低アミロース性の遺伝子分析"育種学研究 3 13-19. 3. 13-19 (2001)
• [文献書誌] Suzuki, Y.: "Isolation and characterization of a rice mutant insensitive to cool temperatures on Wx gene regulation and amylose synthesis"Euphytica. (in press).