作物の生理特性に係わる核と細胞質の遺伝情報の解析と制御

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 61480030
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 木下 俊郎 北海道大学, 農学部, 教授 (10001421)
• 研究分担者: 高牟禮 逸朗 北海道大学, 農学部, 助手 (90179557) ; 三上 哲夫 北海道大学, 農学部, 助教授 (50133715)
• キーワード: 生理形質 / 雄性不稔細胞質 / NC雑種 / 遺伝子相互作用 / 種子カルス / アイソザイム / シトクロムc酸化酵素 / 葉緑体DNA

研究概要

核と細胞質の相互作用に基づく生理形質の遺伝解析を行った。
(1)個体レベルでの解析…テンサイのミトコンドリアゲノムの分子構造と雄性不稔細胞質型との対応関係についてT2n-16-58-51-0を花粉親とした交雑次代の雄性不稔型分離によってS-3とS-4型を判別することが可能となった。またAegilops ovata細胞質を有するNC雑種は条播栽培では生育中の乾物増加減速や、全乾物重の増大にもかかわらず、乳熟期からは個体および分げつ間の競合と根への糖の蓄積などにより、子実への転流が減じた。イネで少分げつと多分げつ矮性間の遺伝子相互作用や温度またはホルモン処理への反応を解析して育種上の基礎知見を加えた。
(2)細胞レベルでの解析…イネの14種のアイソザイム遺伝子をマッピングすると共に、各アレールの示すザイモグラムが種子カルスで変るか否かを調べた。その結果Est-2、Pgi-1と2およびSdh-1の各遺伝子の発現は個体と細胞で同一であり、他の3種もカルスで遺伝子型の判定が可能であった。しかし7種の遺伝子では、カルスでの発現に修飾が加ったり、バンドの消失のみられることもあった。
(3)DNAレベルでの解析…テンサイのミトコンドリアDNAのシトクロムc酸化酵素サブユニットII(coxll)を含む領域をクローニングして、N(正常)とS(雄性不稔)型で比較したところ、S型はcoxllの相同領域を二つ有し、いずれも5上流域で異なる構造変異を生じていた。また、葉緑体DNAでは、S型のHindIIIの切断変異サイトが、N型とはただ一個の塩基の違いに基づいていた。かかる知見を綜合化して細胞質雄性不稔については、核酸から個体レベルに至る一貫した解析が加わり、細胞質雄性不稔を支配する遺伝要因の解明に役立てることができた。コムギのNC雑種でovata細胞質が核遺伝子との相互作用によって、生育関係の各種の特性について多面作用を有することを明らかにしたことも育種上重要な知見である。

研究成果

• [文献書誌] 貴島祐治/三上哲夫/木下俊郎: てん菜研究会報. 29. 22-28 (1987)
• [文献書誌] 柳井幸弘/三上哲夫/木下俊郎: てん菜研究会報. 30. (1988)
• [文献書誌] Mikami,T/T.Kinoshita: Plant Cell,Tissue and Organ Culture. 12. 311-314 (1988)
• [文献書誌] Ishikawa,R/H.Morishima/K.Mori/T.Kinoshita: J.Fac.Agr.Hokkaido University. 64. 85-98 (1989)
• [文献書誌] T.Kinoshita/I.Takamure/T.Inukai: Asian.J.Plant Science. 1. (1989)
• [文献書誌] 高牟禮逸朗/加藤清明/木下俊郎: 北大農邦文紀要. 16. 287-294 (1989)
• [文献書誌] Kinoshita,T/T.Mikami: "Streptomycin resistance of common wheat both at plant and cellular levels In Biotechnoiogy in Agriculture and Forestry,13.Wheat" Springer-Verlag, (1989)
• [文献書誌] Kinoshita,T./K.Mori/T.Mikami: "Somaclonal selection of chemical tolerance through rice cell culture In Biotechnology in Agriculture and Foresstry,14.Rice" In Biotechnoloy in Agriculture and Forestry,Vol.14.Rice., (1989)