1 0 0 0 OA 植物科学は農業生産へいかに貢献するか ~植物科学のこれから~
1 0 0 0 OA シロイヌナズナミトコンドリアゲノムを構成するDNA分子構造
- 著者
- 高梨 秀樹 有村 慎一 堤 伸浩
- 出版者
- 日本植物生理学会
- 雑誌
- 日本植物生理学会年会およびシンポジウム 講演要旨集 第48回日本植物生理学会年会講演要旨集
- 巻号頁・発行日
- pp.749, 2007 (Released:2007-12-13)
高等植物のミトコンドリアゲノムはサイズが大きく、またその内部の多数のリピート配列間での組み換えによって、様々なサイズの環状構造DNA分子が生じると考えられている。しかしこれらのDNA分子種の構造については、環状構造の他に線状、分枝状といった多様な様式で存在しているという報告もある。また塩基配列決定から予想される分子種が本当に実在するのかどうか、どのような分子種がどのような比で存在するのかなどはいまだ詳細が不明であり、高等植物ミトコンドリアゲノムの真の構造は明らかになっていないといえる。 本研究では、シロイヌナズナミトコンドリアゲノムを構成するDNA分子種の構造・サイズに焦点を当て解析を行った。シロイヌナズナ植物体からPercoll密度勾配遠心法を用いてミトコンドリアを精製し、スライドガラス上でミトコンドリアを破裂させ内部に含まれるDNAを展開させた後、YOYO-1によってDNAを染色した。サイズ既知の複数のBACクローンを同様にYOYO-1で染色しkbp-μm間の検量線を作成し、これを用いておおよそのミトコンドリアDNAのサイズ(kbp)を推定した。その結果、シロイヌナズナミトコンドリアゲノム中には様々なサイズの環状・線状DNAが観察され、興味深いことにシロイヌナズナミトコンドリアゲノム(367kbp)の二倍近いサイズの環状DNAも存在することがわかった。
1 0 0 0 湛水条件下でのイネ幼苗の生育向上に寄与する代謝系遺伝子の機能解析
湛水条件下でイネ種子を播種すると、胚乳内のデンプンが糖に変換される。さらに解糖系・エタノール発酵系を活性化させてATPなどのエネルギーを得ることにより、イネは発芽することができる。しかし、芽生えの形態は好気条件下でのものとは異なり、子葉鞘と呼ばれる器官だけが伸長する。湛水条件下での子葉鞘の伸長に、解糖系・エタノール発酵系が必要であることが知られている。本研究ではさらに、エタノール発酵の中間産物であるアセトアルデヒドを酢酸に変換するアルデヒド脱水素酵素(ALDH2)と、酢酸をアセチルCoAに変換するアセチルCoA合成酵素(ACS)の経路も重要であることを明らかにした。これらの経路はイネ発芽時の脂肪酸合成・アミノ酸合成に寄与していることが示唆された。ALDH2とACSをコードする遺伝子は、イネゲノム中にそれぞれ2コピーずつ存在しており、そのうちの1つの遺伝子(ALDH2a, ACS1)の発現は、湛水条件下で発芽させたイネ芽生えの子葉鞘で増大していた。湛水条件下におけるイネの発芽・出芽性と,ALDH/ACSの経路の関係について理解を深めるために、DEX誘導性プロモーターの下流にALDH2a, ACS1 cDNAをアンチセンスの向きにつないだプラスミドを導入した形質転換イネを作出した。現在、T2固定系統を作製中である。本研究期間内に形質転換植物の形質を評価できなかったが、今後、湛水条件下におけるイネの発芽・出芽性を詳細に調査する。本研究により、湛水条件下のイネの発芽・出芽性にエタノール発酵から分岐する新しい代謝経路が車要である可能性を示すことができた。