ヒメツリガネゴケとシロイヌナズナで体軸形成開始点としての不等分裂分子機構の解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14036229
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 長谷部 光泰 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (40237996)
• 研究分担者: 藤田 知道 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (50322631) ; 村田 隆 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助教授 (00242024)
• キーワード: ヒメツリガネゴケ / Physcomitrella / EST / 完全長cDNAライブラリー / 極性分裂 / 分裂組織 / 不等分裂 / キネシン

研究概要

(1)ツリガネゴケの約1万5千遺伝子のカタログの中から、代謝、光合成など極性分裂には直接関わりが無いであろうと予想される遺伝子をのぞき、約4000遺伝子を選択した。これらを順次、ヒメツリガネゴケ過剰発現ベクターにサブクローニングし、ヒメツリガネゴケの頂端分裂細胞由来プロトプラストに形質転換し、不等分裂異常をおこす遺伝子を探索している。これまでに約2500のサブクローンが終わり、約1700遺伝子についての形質転換実験を行った。その結果、約100遺伝子が不等分裂に異常を引き起こすことがわかった。これらの中には、不等分裂が等分裂になるもの、分裂細胞が多数できてしまうもの、不等分裂がおこらず1細胞のまま等方位性を保って大きくなったもの、細胞が細胞分裂無しで伸張し続けるものなど様々な表現型に分類できる機能未知の遺伝子および新規遺伝子が含まれている。(2)ヒメツリガネゴケジーントラップライン約2万ラインのスクリーニングの結果、茎頂分裂組織特異的に発現している3ラインのトラップ遺伝子の単離に成功した。これらの遺伝子の機能解析を行った。植物特異的キネシンであるAPI1遺伝子は頂端分裂細胞で発現し、細胞分裂間期に核、終期に細胞板に局在することがGFPとの融合タンパク質の発現解析によりわかった。頂端細胞特異的に発現するユビキチン様タンパク質遺伝子yh78、および姉妹遺伝子であるpph27a22の単独および二重遺伝子破壊株の表現型を観察した。その結果、これらの遺伝子は、細胞分裂と細胞極性決定の両方に関わる機能を持っていると予想された。#21遺伝子は140アミノ酸残基からなるタンパク質をコードしており、そのうちの20アミノ酸はシロイヌナズナのオーソログと高度に類似しているが、それ以外の部分はほとんど類似していないことがわかった。

研究成果

• [文献書誌] Henschel, K., Kofuji, R., Hasebe, M., Saedler, H., Munster, T., Theissen, G.: "Two ancient classes of MIKC-type MADS-box genes are present in the moss Physcomitrella patens"Mol. Biol. Evol.. 19. 801-814 (2002)
• [文献書誌] Imaizumi, T., Kadota, A., Hasebe, M., Wada, M.: "Gryptochrome light signals control development to suppress auxin sensitivity in the moss Physcomitrella patens"Plant Cell. 14. 373-386 (2002)
• [文献書誌] Ishikawa, H., Ueno, Y., Semiarti, E., Onouchi H., Kojima, S., Tsukaya, H., Hasebe, M., Soma, T., Ikezaki, M., Machida, C., Machida, Y.: "The ASYMMETRIC LEAVES2 gene of Arabidopsis thaliana, required for formation of a symmetric flat leaf lamina, encodes a member of a novel family of proteins characterized by cysteine and a leucine Zipper"Plant Cell Phys.. 43. 467-478 (2002)
• [文献書誌] Rivadavia, F., Kondo, K., Kato, M., Hasebe, M.: "Phylogeny of the sundews, Drosera (Droseraceae) based on chloroplast rbcL and nuclear 18S ribosomal DNA sequences"Amer. J. Bot.. 90. 123-130 (2003)