プロテオミクスを基盤とした植物分子育種

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13GS0023
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 島本 功 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (10263427)
• 研究分担者: 明石 欣也 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (20314544) ; 小泉 望 奈良先端科学技術大学院大学, 遺伝子教育研究センター, 助教授 (20252835) ; 高山 誠司 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教授 (70273836) ; 平野 久 横浜市立大学, 木原生物学研究所・大学院・総合理学研究科, 教授 (00275075) ; 森川 弘道 広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00089129)
• キーワード: イネ / 耐病性 / シグナリング / Gタンパク質 / 2次元電気泳動 / LC / MS / MS / 自家不和合性 / プロファイリング

研究概要

イネの耐病性シグナリングに関与するタンパク質を同定するため、OsRac1の下流で機能するタンパク質に着目し、以下の実験を行った。2次元電気泳動を用い、活性型OsRac1を発現する培養細胞において、野生型細胞に比べ多量に蓄積しているタンパク質を、MS/MS質量計で解析し、多数のタンパク質を同定した。また同じ方法を用い、耐病性を示す細胞死変異体で高発現するタンパク質を多数同定した。さらにOsRac1タンパク質のアフィニティーカラムで得たタンパク質の質量計での解析により、多数のタンパク質を同定した。
アブラナ科植物の自家不和合性反応におけるSRK受容体キナーゼ下流のリン酸化カスケードを解析するため、受粉後リン酸化レベルの変動する柱頭蛋白質を二次元電気泳動法により探索した結果、自家受粉時に特異的にリン酸化される蛋白質1つと他家受粉時に特異的にリン酸化される蛋白質2つを見出した。
普通系パンコムギ品種Chinese Spring (CS)(ゲノム構成はAABBDD)とCSからDDゲノムを除去したテトラChinese Spring (tCS)(ゲノム構成はAABB)の種子蛋白質を二次元電気泳動により分析した。その結果、蛋白質の中にはその発現がゲノム遺伝子間の相互作用により制御されるものがあることがわかった。
野生スイカにおいて乾燥により誘導される□型メタロチオネインCLMT2の組換え体タンパク質を作成し、活性酸素消去速度など生化学的諸性質を解析した。その結果、CLMT2とヒドロキシル・ラジカルとの2次反応速度が約3×1011 M-1s-1と算出された。この値は、報告されている植物の抗酸化物質としては最速のものである。また、このCLMT2遺伝子を葉緑体ゲノムに導入する形質転換タバコを作出し、そのストレス耐性を検定したところ、過酸化ストレスに対する耐性が顕著に向上していた。

研究成果

• [文献書誌] R.Hayama: "Adaptation of photoperiodic control pathways produces short-day flowering in rice"Nature. (in press). (2003)
• [文献書誌] T.Izawa: "Phytochrome mediates the external light signal to repress FT orthologs in photoperiodic flowering of rice"Genes Dev.. 16. 2006-2020 (2002)
• [文献書誌] R.Hamaya: "Isolation of rice genes possibly involved in the photoperiodic control of flowering by a fluorescent differential display method"Plant Cell Physiol.. 43. 494-504 (2002)
• [文献書誌] U.Suharsono: "The heterotrimeric G protein α subunit acts upstream of the small GTPase Rac in disease resistance of rice"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 99. 13307-13312 (2002)
• [文献書誌] K.Shimamoto: "Rice as a model for comparative genomics of plants"Annu.Rev.Plant Biol.. 53. 399-419 (2002)
• [文献書誌] H.Sassa: "A pistil-specific thaumatin/PR 5-like protein gene of Japanese pear (Pyrus serotina) : sequence and promoter activity of the 5' region in transgenic tobacco"Plant Mol.Biol.. 50. 371-377 (2002)
• [文献書誌] T.Shibahara: "Identification of the 19S regulatory particle subunits from the rice 26S proteasome"Eur.J.Biochem.. 269. 1474-1483 (2002)
• [文献書誌] K.Ushijima: "Self-incompatibility locus encodes pollen-expressed F-box protein in almond (Prunus dulcis)"Plant Cell. (in press). (2003)
• [文献書誌] T.Yamazaki: "Possible physiological function and the tertiary structure of a 4-kDa peptide in legumes"Eur.J.Biochem. (in press). (2003)
• [文献書誌] H.Nakagami: "Phosphorylation of retinoblastoma-related protein by cyclin D/CDKA complex is activated at the G1/S phase transition in tobacco"Plant Cell. 14. 1847-1857 (2002)
• [文献書誌] H.Fukaki: "Lateral root formation is blocked by a gain-of-function mutation in the SOLITARY-ROOT gene of Arabidopsis"Plant J.. 129. 153-168 (2002)
• [文献書誌] T.Kato: "SGR2, a phospholipase-like protein, and ZIG/SGR4, a SNARE, are involve in the shoot gravitropism on Arabidopsis"Plant Cell. 14. 33-46 (2002)