研究課題
基盤研究(B)
植物の光合成遺伝子システムの起源はシアノバクテリアにある。シアノバクテリアが細胞内共生オルガネラとして葉緑体に進化する過程で、シアノバクテリアのもつ原核型光合成遺伝子群が核に転移し、真核型プロモーターを獲得した上で、現在の光合成核遺伝子システムを作り上げた。本研究では、光合成核遺伝子群のもつプロモーターの構造・機能・進化を、主にコアプロモーター構成と転写制御機構の観点から解析した。得られた知見は以下の通りである。1.光合成核遺伝子のコアプロモーターでは、TATAボックスの出現頻度が植物の核遺伝子一般よりも有意に少なく、その傾向は光化学反応に関連する遺伝子群で顕著である。2.様々な植物核遺伝子のプロモーターから「コア領城」と「調節領域」を取り出し、それらを組み合わせて種々のなキメラプロモーターを作製した。次いで、それらの転写調節能をタバコやイネの植物体中で解析した。その結果、植物プロモーターの「上流領域」と「コア領域」は、それらを組み合わせたときにうまく機能できるどうかで、幾つかの「適合性グループ」にわけられることが明らかになった。従って、光合成遺伝子群にみられる特徴的なコアプロモーター構成は、それら遺伝子群のもつ転写制御機構と密接に関係していることが示唆された。3.高等植物では、葉緑体DNA断片は、高い頻度で繰り返し核染色体に取り込まれていることを明らかにした。4.葉緑体ゲノムの遺伝子配列が核に転移しても、機能を持った遺伝子の転移につながるケースは極端に少ないことを明らかにした。5.植物の核ゲノムでは、構造遺伝子が染色体に挿入されると、比較的高い頻度で新しい転写単位の生成(=プロモーターの新生)が生じることを、実験的に観察した。6.上記1〜5の知見を総合的に検討し、光合成遺伝子プロモーターの成立過程に関する新しいモデルを提案した。
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