イネ・ミトコンドリアゲノム:全構造と発現・転写後調節様式の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13460002
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 平井 篤志 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (60023470)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 門脇 光一 農業生物資源研究所, チーム長(研究職) ; 中園 幹生 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (70282697)
• Keywords: イネ / 遺伝情報 / 塩基配列 / ミトコンドリアゲノム

Research Abstract

イネ緑葉のミトコンドリアゲノムの全塩基配列を決定し、遺伝情報を解読するため、当研究室ですでにクローニングしてあるイネ品種「日本晴」のミトコンドリアゲノム全体をカバーする54個からなるラムダクローンのミトコンドリアDNA挿入部の塩基配列を決定した。まずラムダファージDNAのアーム部分にプライマーを置き、long PCRで挿入部を増幅し、それらを音波処理で細分化し、プラスミドにクローニングした。その後shot gun方式でクローンの塩基配列をDNAシークエンサーで決定し、これをプログラム「LASERGENE,を用いてつなぎ合わせて、ラムダクローンの挿入部の塩基配列とした。その結果、イネミトコンドリアゲノムの全長は490,520bpであり、平均GC含量は43.8%であることが明らかになった。また、イネミトコンドリアゲノムには6カ所の大きなダイレクトリピートが認められ、それは全ミトコンドリアゲノムの26.8%(131.7kb)を占めていた。イネミトコンドリアゲノム上にある遺伝子は現在までに、35個のタンパク質をコードする遺伝子、3個のリボソームRNA(5S,18S,26S)遺伝子、および18個の転移RNAの遺伝子が同定されている。これは同じイネの葉緑体ゲノムに比べ、遺伝子密度が非常に低いことを示している。高等植物ではすでにアラビドプシスとテンサイでミトコンドリアゲノムの全塩基配列が決定されているが、本研究の結果は単子葉植物では初めての成果であり、もちろん主要穀類の作物で初めてである。

Research Products

• [Publications] Saisho, D. et al.: "ATP synthesis inhibitors as well as respiratory inhibitors increase steady-state level of alternative oxidase mRNA in Arabidopsis thaliana"J. Plant Physiol.. 158. 241-254 (2001)
• [Publications] Arimura, S. et al.: "Numerous and highly developed tubular projections from plastids observed in Tobacco epidermal cells"Plant Sci.. 160. 449-454 (2001)
• [Publications] Ohtsu, K. et al.: "Characterization and expression of the genes for cytochrome c oxidase subunit VIb (COX6b) from rice and Arabidopsis thaliana"Gene. 264. 233-239 (2001)
• [Publications] Saisho, D. et al.: "The gene for alternative oxidase-2 (AOX2) from Arabidopsis thaliana consists of five exons unlike other AOX genes and is transcribed at an early stage during germination"Genes & Genetic Systems. 76. 89-97 (2001)
• [Publications] Meguro, N. et al.: "Decreased transcription of a gene encoding putative mitochondrial aldehyde dehydrogenase in barley (Hordeum vulgare L.) under submerged conditions"Plant Biotech.. 18. 223-228 (2001)
• [Publications] Watanabe, A., A.Hirai: "Two u ncoupling protein genes of rice (Oryza sativa L.): molecular study reveals the defects in the pre-mRNA processing for the heat-generating proteins of the subtropical cerel"Planta. (in press).