To investigate the important agricultural characters of barley "uzu" and "sprouting", the molecular analysis was performed. The semi-dwarf characteristic leading to lodging resistance is very important for high yields. Semi-dwarf barley accessions carrying the "uzu" gene, called "uzu" barley in Japan, are non-responding to brassinolide and accumulate brassinosteroids (BRs). We cloned the barley homolog of the BR-receptor gene, HvBRI1, a candidate for the uzu gene suggested by the marker synteny of rice and barley chromosomes. The comparison of HvBRI1 sequences in uzu and normal lines demonstrated that the uzu phenotype is correlated with a missense mutation in the HvBRI1 gene. Pre-harvest sprouting of cereal grain damages the quality of the end product. To investigate whether the regulation of abscisic acid (ABA) content is related to germinability during grain development under field conditions, cDNAs for key ABA biosynthetic and catabolic enzymes (9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase and ABA 8'-hydroxylase) were cloned from barley. Expression and ABA-quantification analysis demonstrated that the change in the ABA content of imbibing grains following dormancy release is likely to reflect changes in the expression patterns of these genes. The varied expression levels of these genes, which would have effects on the activity of ABA biosynthesis and catabolism, might be reflected in the germinability of field-grown barley.

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Chloroplast differentiation was tightly related with photomorphogenesis that based on hypocotyls elongation and cotyledon opening. At first, to analysis mechanism of chloroplast differentiation, we cloned two regulator of chloroplast genome, CND41 and PTF1. At the second, we identified that brassinosteroid deficiency in the dark with Brz, brassinosteroid biosynthesis inhibitor, caused not only the deetiolation but also the acceleration to chloroplast from etioplast after the short-term-light treatment to cotyledon that germinated in the dark with Brz. Many chloroplast genes that were encoded on the both of nuclei and plastid genome were expressed in the dark with Brz higher than the control plant without Brz. In order to analyze in detail the mechanisms of brassinosteroid signal transduction, we screened for mutants that showed longer hypocotyls than wild type when grown with Brz in the dark, and designated bil mutants (Brz-insensitive-long hypocotyl). We identified a dominant mutant bill that encoded on a novel bHLH trans-acting factor that stability was regulated by a kinase and proteasome system.

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Cytochrome P450 monoxygenases (P450s) are heme-containing membrane proteins and catalyze the monooxygenation reactions in a wide range of metabolic pathways of various bioactive substances. In this study, several plant P450s belonging to 85-clan and 710-clan were investigated by biochemical approaches. (1) CYP707As have been identified as a major ABA catabolic enzyme, ABA 8'-hydroxylase. A triazole-type growth retardant, uniconazole-P, was found to be a potent inhibitor of ABA 8'-hydroxylase, and the inhibitor treated plants showed enhanced drought tolerance because of ABA accumulation. (2) Enzymatic functions of CYP90A1, 90B1, 90C1, 90D1, and 724B1 involved in BR biosynthesis were clarified by using an in vitro assay reconstituted with the recombinant P450s expressed either in a baculovirus-insect cell system or in a bacterial-expression system, and these studies revealed that BRs are biosynthesized via the campestanol-independent pathway. (3) CYP710As were found to encode plant sterol C-22 desaturases. Arabidopsis CYP710A1/A3/A4 catalyze C-22 desaturation of β-sitosterol to produce stigmasterol, while CYP710A2 specifically C-22 desaturate 24-epi-campesterol to produce brassicasterol, which is a unique sterol in Brassica species.

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ジベレリンは,茎の伸長,種子発芽など植物の多くの生理作用に関わる植物ホルモンである.植物のジベレリン受容体については,これまで様々な生化学的手法による単離が試みられてきたが,成功には至らなかった.著者らは,ジベレリン非感受性変異体(GA insensitive dwarf1) の原因遺伝子GID1が,ジベレリンの核内受容体をコードしていることを明らかにした.GID1受容体は活性型ジベレリンとのみ結合した.さらに,ジベレリンと結合したGID1受容体は,ジベレリンシグナル伝達の抑制因子であるDELLAタンパク質と特異的に結合しその分解を引き起こすことが解った.また,このジベレリンの受容とシグナル伝達システムは,イネだけではなく,双子葉植物としてのシロイヌナズナや,シダにも存在していたことから,植物に広く存在していることが予想された.

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オーキシンは胚発生,維管束形成,葉や花の分化,根の形成といった植物の生長を多岐に渡って制御する重要な植物ホルモンである.オーキシンシグナル伝達の分子遺伝学的研究から,オーキシンによる遺伝子発現はSCF^<TIR1>という複合体がAux/IAAと名付けられた転写抑制因子をホルモン依存的に分解することで誘導されることが明らかとなった.しかしながら,オーキシン受容体や受容から転写制御に至るシグナル伝達経路についてはよく解っていない.また,オーキシン受容体の唯一の有力な候補因子としてABP1が単離されていたが,このタンパク質がオーキシンを介した遺伝子発現制御に関与する証拠も得られていなかった.近年,新たなオーキシン受容体が同定され,それがSCF^<TIR1>複合体のF-boxタンパク質TIR1であることが報告された.オーキシンは植物の生長を多面的に制御しているにも関わらず,今回の発見はオーキシンの受容から遺伝子発現に至るシグナル伝達経路は非常にシンプルな経路であることを示している.

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植物体におけるオーキシンの極性輸送は,古くから植物研究者を魅了し,数多くの優れた研究がなされてきた.特に,細胞から細胞へと移動するオーキシンの輸送を司る膜輸送体,即ち細胞外への排出にはPINのメンバーが,取り込みにはAUX1が見出されて以来,この分野の研究は分子遺伝学的な手法を武器に大きな進展を遂げた.しかし近年,これら以外のタンパク質ファミリーとして,新たにATP-結合カセット(ATP-binding cassette,ABC)タンパク質の仲問がオーキシンの膜輸送に関与することが報告され,にわかにこの分野が新しい展開を見せようとしている.本総説では,従前は多剤耐性遺伝子として理解されていたABCタンパク質が,どのように植物体におけるIAA輸送に関与しているか,その発現組織特異性や輸送特性,さらにはPINタンパク質との相互作用に関して最新の情報を集め,オーキシンの膜輸送タンパク質という観点から全体を俯瞰してみる.

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26Sプロテアソームは,様々な細胞制御に関与する「ユビキチン・プロテアソームシステムによるタンパク質の能動的分解」の実質を担う巨大タンパク質複合体である.シロイヌナズナでは,このユビキチン・プロテアソームシステムに関連する遺伝子群が全ゲノムの5%以上を占める.これは,ゲノムワイドでみた植物の特徴の一つであり,植物の示す優れた環境適応能力の一翼を担う分子機構と考えられている.本稿では,ユビキチン・プロテアソームシステムおよび植物プロテアソームの概要について記した後,19S複合体(19Sプロテアソーム)を構成するサブユニット群の機能の多様性について解説する.植物では,サブユニット間だけでなく,サブユニットのパラログ分子間でも明確な機能の違いが生じる.この具体例として,著者らが行っているRPT2に焦点をあてた研究例を紹介する.RPT2はエンドリデュプリケーション(細胞分裂を伴わないDNA複製)制御に関与することが明らかとなった.細胞サイズ制御の問題とあわせて解説する.

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オオムギゲノムに存在するSNPsの多くは栽培オオムギの分化の過程で生じたと考えられる.オオムギでは近年大量のEST解析が行われており,異なる品種間のESTを比較することによってSNPsを多数検出できる.岡山大学で解析したESTを遺伝子単位に整列してプライマーを作成し,遺伝地図の両親間のPCR産物の配列を解析したところ,大部分のESTにおいてSNPsが検出された.このSNPsを用いてオオムギ遺伝子の約10%を遺伝地図上に位置づけると共に,イネおよびコムギなどの作物ゲノム並びにオオムギの物理地図との比較によって,ESTに基づく高密度な遺伝地図がゲノムの比較解析に有用であることを確認した.この遺伝地図上には産業上重要な形質が座乗しているので,ゲノム全体にわたって染色体断片を導入した系統群を開発して,目的とする品種に形質の遺伝子座別に導入することを試みた.さらに,遺伝地図上のSNPsを用いて全ゲノムにわたって雑種の遺伝子型推定が可能なタイピングシステムのための解析を行い,実用的な品種の育種に向けた技術開発の基盤を整備した.

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The root parasitic weeds Striga spp., present severe biological constraints to agriculture in low-input farming systems in the African savanna. Species of economic importance are S. asiatica (L.) kuntze and S. hermonthica (Del.) Benth., on cereals, and S. gesnerioides (Willd.) Vatke on cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp]. Recent surveys indicated that the parasite is spreading rapidly. At present the infested area is estimated to be 7.4 million hectares. The Striga problem, a part from the invasive nature of the parasite, is an outcome of demographic, socioeconomic, ethnic and environmental variables. Prodigious seed production and prolonged viability of seeds make Striga a difficult to control weed. The irrevocable damage Striga inflects on its host, prior to emergence, makes control of the parasite by post-emergence treatments less captivating to farmers. Available control practices, including cultural, chemical, biological and resistant varieties, are only partially effective. In Africa the solution should be simple, easy to implement, sustainable, durable and inexpensive. An integrated management strategy with tolerant and/or resistant crop cultivars in rotation with non host crops, as a pivotal component, is imperative.

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トルコギキョウの強ロゼット性品種'天竜乙女'にγ線を照射し,後代を高温育苗で選抜することにより,夏播き栽培の高温条件下でも安定して抽台する弱ロゼット性品種'伊豆大島E3号'が得られた.'伊豆大島E3号'の弱ロゼット性は,強ロゼット性品種との交配試験により,抽台の第一段階の節間伸長を高温下でも促進する効果が高く,その後の花芽形成の促進効果は低いことがわかった.また,GA_3およびGA生合成阻害剤の投与試験によって,'伊豆大島E3号'は,節間伸長の制御に関わるGAへの感受性が親品種に比べて高まっていることがわかった.以上のことから,'伊豆大島E3号'の弱ロゼット性はGA感受性の変異に起因していると推測された.

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Cell walls play an indispensable role in the growth and development of plants. Since the mechanical properties of cell walls limit the flexibility of cells to change their size and shape, the measurement of mechanical properties is an important technique to monitor the physiological state of plant tissues. Stress-relaxation method and creep extension method have been widely used with technical progress of mechatronics. Basic methods, theory and characteristics of two methods were summarized by using the mechanical model and equation. Technical notes for the measurement of creep extension analysis were also presented based on the experiences in the study of root cell walls. Special note on the technique of clamping a small root tip at 1-mm distance was described with figures. Several technical problems were pointed out for further improvement of technique hoping the detection of molecular movement in the expanding cell walls.

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界面活性剤を主成分とする展着剤の現状及び界面活性剤に関する最近の文献を中心にまとめ,界面活性剤の植物に及ぼす作用性を考察した.界面活性剤が植物に及ぼす作用として植物毒性,微細構造変化及びクチクラ膜の透過性などが挙げられるが,農薬の効力増強作用を解析する目的で検討されている.葉面上及び葉面内における作用機作が究明される中,特に非イオン性界面活性剤の活性化作用については(1)農薬の投与量と物理化学的な性状,(2)界面活性剤の投与量と物理化学的な性状,(3)標的植物の特性の3要因が複雑に相互作用するものと推察される.その活性化作用の解析により,製剤施用技術を向上させ環境保全型農業への貢献が期待できる.

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