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山田 奈々江, 掛川 弘一, 石井 忠, 高部 圭司, 加藤 友彦, 日尾野 隆, 佐藤 茂
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339
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
植物の形態形成では、遺伝的に決められた一定の大きさに、細胞が伸長・肥大することが必要である。この細胞の伸長・肥大過程において、細胞壁の合成や修飾が大変重要である。我々は、細胞伸長と細胞壁合成に関わる遺伝子を明らかにするため、非許容温度(31℃)下で細胞伸長が阻害され、細胞壁合成に異常を示す温度感受性acw1-7変異体を単離・解析している。これまでに
acw1(3), 2, 7遺伝子座について詳細な解析を行い、セルロース合成に膜結合セルラーゼ、ダイナミン様タンパク、キチナーゼが必要であることを本学会にて報告した。今回、
acw4,5,6変異体の解析を行ったので報告する。
acw4,5,6変異体の細胞壁分析の結果、セルロースだけではなく他の多糖合成にも影響が出ていることが示された。したがって、
acw4,5,6変異体の細胞壁合成異常は、変異の間接的な影響であることが示唆された。
acw6では細胞伸長阻害に加え根のradial pattern形成の異常も観察された。
acw4と
acw6遺伝子座は、それぞれ第1染色体14cMと112cM付近に、
acw5遺伝子座は、第4染色体81cM付近にマッピングされた。現在、原因遺伝子の単離にむけて、ファインマッピングと相補テストを行っている。
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三枝 尚洋, 中川 真吾, 薮田 行哲, 吉村 和也, 石川 孝博, 重岡 成
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340
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
高等植物のアスコルビン酸ペルオキシダーゼ(APX)APXにはアイソザイムが存在し、各オルガネラで常時もしくはストレス下で生成するH
2O
2レベルを制御している。ホウレンソウ細胞質型 APX(cAPX)は、光酸化的ストレスに対し特異的に応答している。しかし、cAPXの発現調節および生理的意義は、不明な点が多い。そこで、cAPXのプロモーター解析を行い、cAPX発現調節の考察を行った。ホウレンソウcAPX遺伝子プロモーター領域を5’側より欠失させ、GUS遺伝子と連結した融合遺伝子をアラビドプシスへ形質転換した。得られた形質転換植物をX-glucにより染色した結果、葉と根端で強くGUS発現が観察された。また、強光照射30分(1,600 μE/m
2/s)と正常条件下におけるそれぞれのGUS活性の測定を行った。その結果、-1753 bpのcAPXプロモーターを導入した植物体では、正常条件下でのGUS活性と比べ約3.5倍の増加が認められ、-1325 bpを導入した植物体においても2.5倍の増加がみられた。一方、-860~ -139 bpを導入した植物体では顕著な誘導は認められなかった。以上のことから、強光応答に関与するシスエレメントは-1325 bp~-860 bpの領域内に存在することが示唆された。
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山田 聖, 田部 記章, 藤原 範己, 吉村 和也, 石川 孝博, 重岡 成
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341
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
ホウレンソウやタバコなどの高等植物葉緑体に存在するチラコイド膜及びストロマにアスコルビン酸ペルオキシダーゼ(tAPX, sAPX)は前駆体 mRNA におけるイントロン11および12の選択的スプライシング機構によりそれぞれの成熟型mRNA (sAPX-I, -II, -III, tAPX-I) が生成している。この制御にはイントロン12の下流に存在するシス配列/SREがスプライシングエンハンサーとして機能していることが明らかになった (Yoshimura et al., 2002
J. Biol. Chem., 277, 40623-40632)。そこで、葉緑体型APXの発現が選択的スプライシング機構に依存しないアラビドプシスを用いた
in vivoスプライシング解析系により、SREを介したスプライシング制御系の普遍性を検討した。ホウレンソウ葉緑体型APX遺伝子の3'-領域をCaMVプロモーター下流に連結した導入遺伝子をアラビドプシスへ形質転換した。導入遺伝子由来の前駆体mRNAのプロセッシング過程をRT-PCRにより解析した結果、すべての成熟型mRNAの生成が認められた。一方、SREの一部を欠失もしくは変異させた場合、tAPX-I mRNAのみが生成していなかった。以上より、SREを介した選択的スプライシング制御系は他の遺伝子群にも機能することが示唆された。また、データベース解析の結果、アラビドプシスにおいて11種類の遺伝子配列内にSREと非常に相同性の高い領域が認められた。
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金松 澄雄, 浅田 浩二
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342
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
植物のCuZn-SODには葉緑体型と細胞質型のアイソザイムがあるが、大部分の緑藻にCuZn-SODが無いことから両アイソザイムの起源に興味が持たれている。我々は昨年の本学会で
Spirogyraから葉緑体型CuZn-SOD cDNAを藻類として初めてクローニングし、分子系統樹上で両アイソザイムの分岐点近傍に位置することを報告した。今回は遺伝子構造を比較する目的で、
Spirogyraからゲノム遺伝子を単離しその構造を解析した。
DNeasy Maxi Kitで調製したゲノムDNAとcDNAの塩基配列より得たプライマーを用いたLong-PCRで1,686 bpのDNA 断片を得た。さらにこの両末端部位の配列を基に、GenomeWalker Kitを用いたPCRで5.5 kbpの5'上流および1.4 kbpの3'下流のDNA断片を得、3,402 bpの葉緑体型CuZn-SOD遺伝子の塩基配列を決定した。
Spirogyraの遺伝子には9個のエキソンがあり、8個のエキソンを持つ植物の葉緑体型遺伝子に比べイントロンを一つ余分に持っていたが、その他のエキソン/イントロン構造は植物のものと一致した。余分のイントロンは191 bpで、葉緑体移行シグナル領域の切断部位より9 bp上流に存在し、植物の細胞質型CuZn-SOD遺伝子の5'-UTR内の第1イントロンの位置と完全に一致していた。したがって
Spirogyra遺伝子は両アイソザイムの祖先遺伝子に近い構造をしていると考えられる。現在、コケ・シダ植物にもこのイントロンが存在するかを検討している。
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多淵 知樹, 東 哲司, 南森 隆司, 安田 武司
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343
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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塩生植物
Atriplex lentiformisのカルスの細胞外画分に、非常に存在量の多い蛋白質を発見した。この蛋白質は蓚酸酸化酵素(OXO)活性とsuperoxide dismutase(SOD)活性を持つgerminに相同性を持つためAlGLP(
A. lentiformis germin-like protein)と名付けられた。AlGLPからSOD活性は検出されたが、OXO活性は検出されなかった。このAlGLPのmRNAはカルスで強く発現し根でも発現するが葉では検出されない。またNaCl処理、もしくはABA処理を与えた場合、その根の発現が抑制される。AlGLPの
in vivoでの働きを推測するため、葉に様々な植物ホルモンを与え、
AlGLPの転写の誘導を調査した。その結果、methyl jasmonate処理で誘導されることが分かった。さらに傷害ストレス、硫酸銅処理を葉に与えた場合も転写の誘導が見られた。しかしながら、これらの誘導はABA処理により抑制された。このextracellular SODは様々な環境ストレスに対して複雑な制御を受けていることが分かった。
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中田 克, 塩野 忠彦, 渡辺 弥生, 橋本 有加, 松崎 雅広, 佐藤 敏生
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344
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
当研究室で蘚類ネジクチゴケ(
Barbula unguiculata)から初めて見出した細胞外Mn-SOD(BuGLP)は、植物界に広く存在するgermin様タンパク質の1つであった。germinやGLPの生理機能についてはあまり明らかになっていない。そこで、本研究ではBuGLPのSOD活性を基にした解析によりGLPの生理機能を明らかにすることを目的とした。
NaClまたはパラコートにより酸化ストレスを与えたとき、NaClでは
BuGLP mRNAが増加したが、パラコートでは減少した。NaClを添加したとき大部分のBuGLPタンパク質が培養液に溶出したが、パラコートではBuGLPタンパク質の培養液への溶出は見られなかった。過酸化水素を添加すると、
BuGLP mRNA量はパラコートと同様に濃度依存的に減少した。NaClを添加した後、さらに過酸化水素を添加すると、BuGLPタンパク質の培養液への溶出が起こり、
BuGLP mRNAが増加するが、その増加量はNaClのみ添加したときと比較すると減少した。これらの結果より過酸化水素が
BuGLPの発現制御に関わることが示唆された。この発現制御機構をさらに解析するために
BuGLP遺伝子のプロモーター領域をクローニングし、解析を行っている。
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Mohamed EL-Awady, Masahiro Tamoi, Shigeru Shigeoka, Toshio Iwaki, Akir ...
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345
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
The
E.coli gene
katE, driven by the promoter of Rubisco small subunit gene of tomato, rbcS3C, was introduced into a tomato (
Lycopersicon esculentum Mill.) by
Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation. Catalase activity in transgenic plant was approx. 3-fold higher than that in wild-type plant. Leaf discs from transgenic plants remained green at 24h after treatment with 1 μM paraquat under moderate light intensity, while leaf discs from wild-type plants showed severe bleaching after the same treatment. In addition, ion leakage from transgenic leaf discs was significantly less than that from wild-type leaf discs at 24h after treatment with 1 μM paraquat and 10 mM H
2O
2, respectively, under moderate light intensity. The protect efficiency of the
E.coli catalase in the transgenic plant was checked against different oxidative stresses. The transgenic plants showed relatively higher tolerance for paraquat, exogenous H
2O
2 and cold stress than the wild-type plants but not for salt stress
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Ahmed Gaber Mahmoud, Yoshihisa Nakano, Toru Takeda, Shigeru Shigeoka
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346
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
We found that in
Synechocystis PCC 6803 two glutathione peroxidase (GPX)-like proteins utilized NADPH, but not GSH, as an electron donor. To elucidate the physiological function of GPX-like proteins in
S. 6803 cells, here we studied the supply of NADPH for GPX-like proteins and the effect of several stresses on the expression of two genes. The
t-butyl hydroperoxide (
t-BuOOH)-dependent evolutions of oxygen in wild type and mutant cells disrupted by a
kanr cartridge gene indicated that activities of Gpx-1 and Gpx-2 are coupled with NADPH supplied from the photosynthetic electron transport system. By Northern blotting,
gpx-1 transcripts were expressed under high light or by the treatment of
t-BuOOH and salt, while
gpx-2 was up-regulated to high light and salt stress conditions; it was induced within 15 min and then decreased. Interestingly, the transcript level of
gpx-2 was not changed in response to the treatment of
t-BuOOH.
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藤部 貴宏, 佐治 光, 荒川 圭太, 竹内 裕一, 山本 興太朗
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347
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
植物は様々なストレスを受けることにより活性酸素を発生させることが知られている。これらのストレスに対抗するため、植物はストレスを受けると活性酸素除去酵素群の発現を誘導する。
rcd1-1(Overmyer ら、2000) と同じ遺伝子座上に変異が起こっているパラコート耐性突然変異体
rcd1-2 は活性酸素が関与すると考えられる紫外線の照射や塩ストレスに対して耐性を示したが(日本植物学会第66回大会、2002)、同じく活性酸素発生を伴うオゾンの曝露に対しては感受性を示した。その損傷は活性酸素による一次的な反応ではなく、プログラム細胞死的な反応であった。
rcd1 突然変異は劣性なので、
rcd1-2 変異体はストレス反応系の負の調節因子の機能が欠損していて常にストレス反応を起こしてしまい、構成的にストレス防御系が働いて活性酸素ストレスに対して耐性を示すと考えられる。また、オゾンの曝露はその作用機構が病原菌の感染に似ているため、
rcd1 のオゾン感受性は感染部位の拡大を防ぐためのプログラム細胞死が誤作動することによって起こっていると考えられる。本研究では
rcd1-2 変異体の紫外線やオゾン曝露等に対するストレス応答、および原因遺伝子のクローニングとそのシグナル経路について報告する。
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明石 欣也, 横田 明穂
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発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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乾燥ストレスは、植物の生産性を律速する主要な環境要因の一つである。一方、自然界には乾燥ストレスに極度に強い野生植物が存在し、多様な適応戦略でストレスに対処していることが知られている。それらの耐性を担う分子生理機構を解析するに当たり、我々はアフリカ・ボツアナ共和国のカラハリ砂漠に自生する野生スイカに注目している。この植物は、乾燥条件下において水分をほとんど失わずに生存する能力を持ち、また強光傷害の回避機構に優れているが、興味深いことに一般に乾燥に弱いとされるC3型の光合成代謝を営む。この野生スイカはストレス下において極めて特殊なアミノ酸代謝制御を行い、葉内にアルギニン生合成経路の中間体である新規適合溶質シトルリンを約300 mMまで高蓄積する。このシトルリンは、反応性の高い活性酸素種であるヒドロキシル・ラジカルを消去する能力に驚異的に優れている。また野生スイカにおいては、乾燥ストレスに際して他の一般植物とは異なるシグナル情報伝達が行われ、DRIP-1、メタロチオネイン、シトクロムb-561などの新規タンパク質を誘導する。これらのタンパク質のいくつかは、野生スイカにユニークなストレス耐性機構に寄与していることが示唆される。野生スイカを用いた研究は、植物の乾燥応答を理解するにあたり、モデル植物の研究では得ることのできない有用な知見を提供しており、その応用を図る上でも興味深い。
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光葉 麻理, 山内 靖雄, 田中 浄
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発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
ストレス状態におかれた植物体内で過剰に発生する活性酸素は、直接的に細胞内のタンパク質、脂質を酸化するだけでなく、脂質、アスコルビン酸、還元糖に作用することにより、過酸化脂質、デヒドロアスコルビン酸などを生じ、その一部がタンパク質と結合するのではないかと推定される。そこで、乾燥ストレスや塩ストレスなどの条件下におかれたキュウリ(
Cucumis sativus L.suyo) 植物体から抽出液を調製し、活性酸素による間接的修飾を受けたタンパク質を認識する抗体として、抗AGE (Advanced Glycation End Products)抗体、抗ペントシジン抗体、抗CML (Carboxymethyllysine)抗体(以上、グリケーションによる修飾を認識する抗体)、抗MDA (Malondialdehyde)抗体、抗アクロレイン抗体(以上、過酸化脂質に由来する修飾を認識する抗体)を用いて免疫化学的解析を行った。2週齢のキュウリに8時間の乾燥ストレスを負荷したところ、乾燥ストレスの進行と共に抗MDA抗体により認識されるタンパク質の増加が見られた。また同じ抗体により認識される膜タンパク質の存在も観察された。以上の結果から環境ストレスによりタンパク質が修飾を受ける事が確認され、それら修飾タンパク質が生理機能に何らかの影響を及ぼしているものと推察される。
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岡 恵利佳, 大橋 毅, 近藤 矩朗
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350
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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光化学オキシダントの一種であるペルオキシアセチルナイトレート(PAN)は、大気汚染物質の中でも非常に強い植物毒性を持ち、植物の葉に可視障害を引き起こす。ペチュニアの葉は成熟に伴ってPAN耐性から感受性、そして再び耐性へと変化する。若い展開途中の葉における耐性から感受性への変化は気孔の発達によりもたらされることを既に報告しているが、展開を終える頃に再び耐性になる理由は分かっていない。PAN障害の発生過程に活性酸素が関わっていることは過去の研究によって示唆されていたが、我々は、PANにさらされたペチュニアの葉において、可視障害が発生する前にはスーパーオキシドが、障害が発生し始めた葉には過酸化水素が蓄積していることを明らかにした。本研究では、蓄積が観察された活性酸素がPAN障害の引き金となっていることを示すこと、及び耐性の葉における活性酸素消去機構について明らかにすることを目的とした。PANにさらした植物を嫌気条件下におくと、PAN障害の発生はほぼ完全に抑制されたことから、活性酸素が障害の原因物質であることが示唆された。また、SODとPOXの活性が葉の成熟に伴ったPAN感受性から耐性への変化に伴って上昇するだけでなく、POX活性はペチュニアの品種間における感受性の違いとも相関があることが明らかになった。これらの結果から、活性酸素消去活性がPANに対する耐性に関与していることが示唆された。
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多木 希, 関本(佐々木) 結子, 大林 武, 相内 孝幸, 小林 雄一, 浅水 恵理香, 中村 保一, 増田 建, 島田 裕士, 高宮 建 ...
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発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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植物ホルモンの1つであるジャスモン酸(JA)は、プロスタグランジンと類似した五員環構造を持ち、傷害応答・病害応答・葯の開裂などに関与することが知られている。JAはリポキシゲナーゼ経路によって合成されるが、この生合成経路においてJAの前駆体である12-オキソ-フィトジエン酸(OPDA)がJAとは異なる生理現象に関与することが示唆されている。しかし植物におけるOPDAなど他のJA類の機能についてはよく分かっていない。そこで我々はOPDAなどこれまで機能が不明なJA類に応答する遺伝子群を解析することで植物におけるこれらのシグナルの機能を解明することを目的として研究を行っている。今回はcDNAマクロアレイを用いてOPDA特異的な遺伝子発現の網羅的な解析を行った。シロイヌナズナにそれぞれ30μMのJAおよびOPDAを処理し、total RNAを抽出した。これを用いてcDNAマクロアレイを行い約9000個の遺伝子の発現応答を調べた。その結果、JAあるいはOPDA処理後6時間の間にいずれかの処理で誘導される遺伝子群が得られたが、その多くは重複していた。しかし、一方でOPDAに特異的に応答する遺伝子,5'-adenylylsulfate reductaseやJAに特異的に応答する機能未知の遺伝子が同定された。この結果はJA類がそれぞれ特異的な遺伝子発現に関わることを示唆している。
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関本(佐々木) 結子, 多木 希, 大林 武, 相内 孝幸, 小林 雄一, 浅水 恵理香, 中村 保一, 黒森 崇, 平山 隆志, 篠崎 一 ...
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発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
ジャスモン酸(JA)類は、傷害応答・病害応答・葯の形成など多岐に渡る生理作用を持つことが知られている。植物中にはJA、メチルジャスモン酸(MeJA)、JA生合成の前駆体であるOPDAなど、種々のジャスモン酸類が存在するが、それらの機能の違いについてはよくわかっていない。我々はこれまでにJA、MeJA、およびOPDA処理に対して発現量が変化する遺伝子群をcDNAマクロアレイにより同定してきた。これらの遺伝子群にはJAの生合成遺伝子である
LOX2, AOS, AOC, OPR1, OPR3が含まれており、いずれの処理においても一過的に発現が誘導されていたが、そのプロファイルは各処理によって異なることが明らかになった。そこで本研究ではJA類の中でも特にMeJAが遺伝子発現に及ぼす影響に注目するために、理研で作成されたトランスポゾンタグラインを検索し、MeJAの合成酵素、jasmonic acid carboxyl methyltransferase (
JMT)の破壊株を得た。この破壊株にJAを処理したところ、野生株にJAを処理した場合と比べて
LOX2の発現プロファイルに違いが見られたが、
AOS, AOC, OPR1, OPR3においては変化が見られなかった。現在cDNAマクロアレイによりJA処理を行った
jmt変異体における約9000遺伝子の発現応答を解析しており、この結果を報告する。
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大林 武, 桶川 高史, 関本(佐々木) 結子, 島田 裕士, 増田 建, 柴田 大輔, 田畑 哲之, 高宮 建一郎, 太田 啓之
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353
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
植物の外界刺激に対する応答の多くは様々な植物ホルモンを介して行われる。そのうち光はサイトカイニンとの関連が指摘されている。例えば、暗所発芽子葉の光による緑化過程はサイトカイニンの投与により部分的に再現できる。この様な個々の事象を通じての示唆は多いものの応答の全体像を描くのは難しい。
本研究シロイヌナズナのcDNAマクロアレイ(約9000遺伝子相当)を用いて、暗所発芽5日目のシロイヌナズナに対するサイトカイニンと光の応答について調べ、そこからこの2刺激の比較を試みたので報告する。また、光は葉で受容され、サイトカイニンは主に根で生合成されることを踏まえて、組織特異性と関連づけて議論する。
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高橋 芳弘, Thomas Berberich, 宮嵜 厚, 草野 友延
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発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
プトレッシン,スペルミジン,スペルミンなどのポリアミン類は,植物を含むすべての生物における様々な生理現象や発育過程に影響を及ぼす低分子の有機陽イオンである.近年,タバコモザイクウイルスに感染したタバコ葉では細胞間隙のスペルミン量が増大し,さらに健全なタバコ葉にスペルミンを処理すると,PR遺伝子群が誘導されることが報告された.このことは,スペルミンが病原菌抵抗性にも密接に関与していることを示すものと思われた.そこで,我々は植物におけるスペルミンの作用に着目し,スペルミン処理したタバコ葉から作製したcDNAライブラリーを使用し,ディファレンシャル・スクリーニングを行なった結果,HRのマーカー遺伝子である
HIN1が単離された.
HIN1の発現誘導はスペルミン特異的であり,スペルミンの前駆体であるプトレッシンやスペルミジンでの発現は起こらなかった.さらにスペルミンによる
HIN1発現は抗酸化剤を前処理することにより抑制された.これらの結果から,スペルミンによる
HIN1遺伝子の発現誘導のシグナル伝達過程には活性酸素種が関与していることが示唆された.
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兵藤 宏, 吉岡 征次郎, 今井 佳史, 中根 紘子, 西川 芙美恵
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発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
サツマイモ塊根が黒斑病菌(
Ceratocystis fimbriata)の感染を受けると多量のエチレンが生成される。エチレン生成は黒斑病菌の侵入に伴ってサツマイモ塊根組織で誘導される。サツマイモ塊根を輪切りにして,その表面に黒斑病菌の分生胞子を接種し,その後表層から直径10 mm,厚さ0.5 mmの切片を切り取り,エチレン生成を調べた。接種後1日して表層(0-0.5 mm)の第一層で生成は最大に達し,2日以降は菌の侵入と共に生成部位は内部に移行した。筆者らはこれまでに,この感染組織におけるエチレン生成は高等植物で普遍的に見られるメチオニン-ACC経路に依存しないことを示した。今回の実験では,感染1日後の第一層を用いて,それに各種の阻害剤を与え,その結果から生合成機構を考察した。NADPHオキシダーゼ,ホスホリパーゼ,リポキシゲナーゼ,ヒドロキシラジカル,金属イオン等に対する阻害剤により,エチレン生成は有意に抑制された。金属イオンの阻害は銅イオンを与えることにより回復した。これらのことから,サツマイモ塊根組織では,膜リン脂質から不飽和脂肪酸が遊離し,過酸化を受け,ヒドロペルオキシ化合物が活性酸素および銅イオン(銅酵素)の存在下でエチレンに転換されると推定された。エチレン生成系の誘導はタンパク質の新たな合成を必要とした。今後はcell-free系でのエチレン合成を調査したい。
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Hitoshi Yoshida, Masayasu Nagata, Koji Saito, Kevin L.-C. Wang, Joseph ...
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発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
ETO1 is a negative regulator of ethylene biosynthesis of Arabidopsis, that interacts with AtACS5. ETO1-transgenic tomato didn't show significant delay of fruit ripening, suggesting lack of sufficient interaction of ETO1 with endogenous ACSs in ripening fruit. ACSs were grouped into three types based on their C-terminal sequences. Y2H experiments showed that ETO1 failed to interact with LE-ACS2 (type 1) and LE-ACS4 (type 3), two major ACS isoforms in developing tomato fruit. On the other hand, auxin-inducible LE-ACS3 (type 2) interacted with ETO1, as well as AtACS5 (type 2). Chimeric construct between LE-ACS2 and LE-ACS3 revealed that the type 2-specific C-terminus is required for the interaction with ETO1. When treated with auxin, ETO1 transgenic seedling produced less amount of ethylene than wild type, despite induction of LE-ACS3 was comparable. These results suggest that ETO1 can regulate ethylene biosynthesis in heterologous plants and the regulation is specific for the type 2 ACSs.
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永野 幸生
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発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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エチレン受容体、サイトカイニン受容体、およびフィトクロームは、N末端のシグナルを受容するドメインとC末端のヒスチジンキナーゼあるいはヒスチジンキナーゼ様キナーゼを含むドメインからなる。よく似たドメイン構成の遺伝子が細菌にも存在することは、これら植物の受容体が細菌を起源とする可能性を示唆している。今回、この問題を分子進化学の手法で、検討してみた。その結果、植物の受容体と細菌の受容体が単系統であるという証拠は得られなかった。むしろ、解析結果は、これら植物の受容体がドメインの再編によって作られたものであることを示唆していた。
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山田 小須弥, Riffat Jabeen, 長谷川 剛, 繁森 英幸, 長谷川 宏司
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発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
演者らはこれまでにトウモロコシ(
Zea mays L.)幼葉鞘の光屈性における光誘導性成長抑制物質の本体を解明すること、ならびにそれらの物質の光屈性に伴う動態を明らかにすることを目的として研究を進め、青色光照射側組織および影側組織とのHPLC-PDクロマトグラムの比較から、少なくとも2種類の光誘導性物質の存在を確認し、6-methoxy-2-benzoxazolinone (MBOA)、2,4-dihydroxy-7-methoxy-l,4-benzoxazin-3-one (DIMBOA)であることを
1H NMRなどのスペクトル解析から明らかにしてきた。さらにそれらの物質のカイネティクスも調べ、トウモロコシ幼葉鞘の光屈性に伴い、光側組織に存在するDIMBOA-glucoside(不活性型)が減少し、2,4-dihydroxy-7-methoxy-l,4-benzoxazin-3-one (DIMBOA、活性型)が増加し、さらに6-methoxy-2-benzoxazolinone (MBOA、活性型)が生成されることを明らかにした。これらの結果からトウモロコシ幼葉鞘の光屈性では光屈性刺激がDIMBOA-glucosideからDIMBOAへの変換を誘導している可能性が示峻された。このDIMBOA-glucosideからDIMBOAへの変換を触媒すると考えられるβ-グルコシダーゼ(β-glucosidase)の光屈性刺激に伴う活性の変化を調べたところ、片側からの光照射によってすみやかに活性が増大することが確認できた。本大会ではトウモロコシ幼葉鞘に存在するβ-グルコシダーゼの光屈性刺激に応答した活性発現について報告する。
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久松 洋輔, 繁森 英幸, 後藤 伸治, 長谷川 宏司
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発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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植物の花芽形成に関与する生理活性物質の研究は、一部の植物において花芽形成候補物質が単離・同定されているものの、大部分の植物、特に長日植物ではほとんど明らかにされていない。本研究では、シロイヌナズナ (
Arabidopsis thaliana)を用いて、花芽形成に関与する生理活性物質の探索を行った。長日処理を行い、花芽形成が起こりつつある植物と短日条件下で栽培した植物をそれぞれメタノールで抽出した。抽出物を酢酸エチルと水で分配し、酢酸エチル可溶部をHPLCに供した。前者と後者のクロマトグラムを比較したところ、前者において後者より明らかに減少するピークが幾つか検出された。これらを明らかにするために植物体の抽出物を分離・精製し、NMR、MSを用いて解析したところ、このうちの一つは monogalactopyranosyl diacylglycerol (MGDG)であることが明らかになった。短日条件下で栽培し、生物検定の前日に長日条件下においた植物体にMGDGを投与した結果、花芽形成が促進されることを見出した。これらの結果からMGDG は花芽形成物質の前駆物質あるいは基質としてシロイヌナズナの花芽形成に重要な役割を演じていることが示唆された。一方、花芽形成後のシロイヌナズナから2種の新規糖脂質Arabidopside Aおよび Bを、MGDGとともに単離したので、これらの構造についても併せて報告する。
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矢作 友征, 米山 弘一, 竹内 安智, 横田 孝雄
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360
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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Orobanche は東アフリカなどに分布し、農作物に寄生し莫大な被害を及ぼしている。本研究ではヤセウツボ(
Orobanche minor)の宿主植物であるトマトの根が生産する発芽誘導物質の同定を目的とする。トマトの水耕培養液に含まれるヤセウツボ発芽誘導物質は酢酸エチル中性区に抽出された。これを、セファデックス LH-20 クロマトグラフィー、ついでODS-HPLCで精製すると2つの活性分画Ly1とLy2 が得られた。Ly1は幅広く溶出され、さらにPhenyl-HPLCを行うと新規物質と思われる3つのピークLy1-a, Ly1-b, Ly1-cが得られた。一方、Ly2をPhenyl-HPLCで精製すると2つの活性分画Ly2-aとLy2-b が得られた。Ly2-b は幅広く溶出されたので、3つ以上の成分を含むと考えられる。
活性の最も高かった分画Ly2-bをGC/MS分析した結果、既知発芽誘導物質であるストリゴール(分子量:346)より二重結合が二つ多い分子量342の化合物A、二重結合が1つ多い分子量344の化合物B, C, D の存在を確認した。以上の結果からトマトは少なくとも7種類以上の発芽誘導物質を生産することがわかった。
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飯野 真由美, 田牧 祐治, 野村 崇人, 米山 弘一, 竹内 安智, 横田 孝雄
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361
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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プロゲステロンは黄体ホルモンと呼ばれ妊娠維持や受精卵の着床などの生理作用を示す動物ステロイドホルモンである。我々はGC-MSを用いてアラビドプシス、イネ、トマト、エンドウおよびリンゴの様々な器官からプロゲステロンを同定した。これらのうちエンドウ茎葉におけるプロゲステロン含量が最も高く約7.5μg/kg新鮮重であり、次いでイネ茎葉では1.5μg/kg新鮮重であった。このことからプロゲステロンは植物における普遍的な成分であり、植物体中のプロゲステロン含量は植物ホルモンと同様なレベルにあることがわかった。
さらに、我々はヒトのプロゲステロン結合タンパク質遺伝子に類似する3つのイネ遺伝子(
OsPB1,
OsPB2,
OsPB3)を単離し、これらが推定プロゲステロン結合領域をもつことを明らかにした。さらにOsPB1と OsPB2はN末端側に膜貫通領域をもつ膜結合性タンパク質であり、OsPB3は膜貫通領域をもたない可溶性タンパク質であることが推測された。また、
OsPB2と
OsPB3はイネの葉身・葉鞘・穂で高く発現していることをノーザン解析により確認した。このことから、プロゲステロンならびに
OsPB遺伝子はイネの生長に何らかの生理的役割をもっていることが示唆される。現在、アラビドプシスにおける同遺伝子の単離およびその発現解析を行っている。
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木原 ひとみ, 松林 嘉克, 坂神 洋次
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362
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
PSKは植物細胞の培養液中に発見された分泌型ペプチドであり,特異的受容体を介して細胞の増殖や分化を制御することがin vitroの系において示されている.現在,リガンドと受容体の両面から,PSKの植物組織における本質的機能の解明を進めているが,アラビドプシスにおいては,PSK前駆体遺伝子は最大5種類存在しており,このことがリガンド側からの解析を複雑にしている.今回我々は,解析の第一段階として,それぞれのPSK前駆体遺伝子についてpromoter::GUS法を用いて発現パターンの解析を行なったので報告する.アラビドプシス植物体のGUS染色の結果,共通に見られる特徴として,主として地上部では維管束系に,根では中心柱に染色が観察された.これらの組織においてPSKが何らかの機能を担っていることが示唆される.一方,リーフディスクを用いて,固体培地上での脱分化・カルス誘導過程における経時変化を解析したところ,オーキシン・サイトカイニンの有無に関わらず12 hでリーフディスクの周縁部に発現が確認され,ホルモン存在下では発現のみられた部分から順次カルス化が観察された.このことは,組織レベルでのPSKの機能のひとつが傷害応答としての細胞の脱分化および組織の再構築であることを示唆する.
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繁森 英幸, 中島 江理, 小林 美由起, 山田 小須弥, 長谷川 宏司
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363
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
植物において頂芽の存在が側芽の分化・成長を抑制する頂芽優勢(apical dominance)は、一般的には頂芽から供給されるオーキシンと根から供給されるサイトカイニンのバランスによって制御されていると考えられている。これまで、オーキシン極性移動阻害剤によって頂芽優勢が解除されることが報告されている。最近演者らはこれらの阻害物質に加えて天然由来のraphanusanin B 及び 6-methoxy-2-benzoxazolinone (MBOA)を用いて、頂芽、節間、側芽にこれらの化合物を投与した結果、投与部位に関わらず頂芽優勢が解除されることを見い出した。したがって、側芽の成長抑制は側芽成長阻害物質により制御されている可能性が示唆された。そこで、演者らはエンドウ由来の側芽成長阻害物質の探索を目的として、頂芽を有するexplant、頂芽を切除したexplant及び頂芽切除面にIAAを投与したexplantから極性移動してきた物質をHPLCを用いて分離した結果、側芽成長阻害物質としてインドール-3-アルデヒドを単離することに成功した。本化合物は、頂芽を有するexplant及び頂芽切除面にIAAを投与したexplantからの浸出物に高濃度で含まれ、また頂芽切除面への投与、側芽への直接投与に関わらず側芽の成長を阻害したことから、エンドウの頂芽優勢に深く関わっているものと考えられる。
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松田 優治, 江口 茜, 射場 厚, 荒田 博行
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364
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
好気性光合成細菌
Roseobacter denitrificansは銅を持ちシトクロム
c酸化酵素活性を持つNO還元酵素ホモログを持っている。この酵素の2つの構成サブユニットはNO還元酵素のサブユニットNorC、NorBと相同である。これらのサブユニットをコードする遺伝子
norC、
norBの下流には
norQ、
norDと相同な遺伝子が続いていて、このことは
Paracoccus denitrificansや
Rhodobacter sphaeroidesの
nor遺伝子群と共通している。ただし、NO還元酵素がNorBサブユニットに非ヘム金属として鉄を持つのに対し、
R. denitrificansのNO還元酵素ホモログは銅を含んでいる。また、精製した酵素はシトクロム
c酸化酵素活性を示すがNO還元酵素の活性はほとんど示さない。
R. denitrificansは
cbb3型や
aa3型のシトクロム
c酸化酵素も持っているが、KCNによる阻害のパターンは精製したNO還元酵素ホモログと膜標品で大きく異なり、この細菌のシトクロム
c酸化酵素活性へのNO還元酵素ホモログの寄与は小さいと考えられる。ノーザン法による解析の結果は、この酵素の遺伝子の発現が光、あるいは嫌気条件で促進されることを示した。また、膜標品のSDS-PAGEのヘム染色の結果も、この酵素の量が光や嫌気条件で増加することを示した。
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Sangeeta Dawar, Hajime Masukawa, Hidehiro Sakurai
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365
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
Previous works from our laboratory indicated relatively high hydrogen evolution capacity in the heterocystous cyanobacterium,
Anabaena variabilis IAM M58. It has an uptake hydrogenase encoded by
hupSL. Bidirectional hydrogenase genes (
hox) have also been cloned and sequenced in our laboratory. In this work we report cloning and sequencing of uptake hydrogenase genes
hupS and
L by PCR strategy. The nucleotide sequence showed high homology to reported sequences of cyanobacteria and bacteria. Deduced amino acid sequences of
hupS (897 bases) and
hupL (1545 bases) showed 84.6% and 82.2% identities with those of
Anabaena sp. strain PCC7120, and 90.6% and 87.3% with
Nostoc sp. PCC73102, respectively. However, 99bp intergenic region between
hupS and
hupL, making hairpin loop structures is significantly shorter than that of
Nostoc PCC73102(192bp). These unique characteristics coupled with high hydrogen production capacity make this strain a good candidate for genetic manipulation of hydrogenase genes for improvement of hydrogen production.
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吉野 史記, 増川 一, 櫻井 英博
p.
366
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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ヒドロゲナーゼはラン色細菌の水素代謝に関与する酵素で、取り込み型ヒドロゲナーゼHupと双方向型ヒドロゲナーゼHoxの2種類がある。内外の株保存センターより得た15種の窒素固定ラン色細菌について、ヒドロゲナーゼの分布を活性及び遺伝子の両面から調べた。12種は
hupと
hoxの両方を持っていたが、3種は
hupを持つが
hoxは持たなかった。
hox遺伝子は、
hoxE,F,U,Y,Hのクラスターを構成しており、すでに5種のラン色細菌において同定されている。このうち、ヘテロシスト型窒素固定ラン色細菌において完全な
hox遺伝子群が決定されているものは
Anabaena PCC7120だけである。そこで、本研究では、
hupと
hoxの両方の遺伝子を持つ12種の中でHox活性が非常に低い
Nostoc PCC7422に注目し、その
hox遺伝子群の配列を決定した。
Nostoc PCC7422の
hox遺伝子群は、
hoxEFUY-ORF-
hoxHの順に1個のORFを含んで配置されていた。
hoxEの存在は、窒素固定ラン色細菌の中では
Anabaena PCC7120に次ぐものである。
hox遺伝子群の間のORFは種によって数および位置に差がみられた。さらに、
Nostoc PCC7422において、
hupの構造遺伝子である
hupSLを決定した。遺伝子配置は既知3株のものと一致し、配列も高い相同性を示した。
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増川 一, 桜井 英博
p.
367
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
ラン色細菌は、酸素発生型の光合成と平行してニトロゲナーゼの作用による窒素固定を行ない、その副産物として水素を持続的に生産できる。しかし、野性株の生産効率は低いため、水素生産性増大に向けた改良が必要である。われわれは、水素の再吸収活性を抑えるため、
Anabaena PCC 7120から3種のヒドロゲナーゼ遺伝子破壊株
ΔhupL、
ΔhoxH、
ΔhupL/ΔhoxHを作製し、そのうちの
ΔhupLは水素生産能力が野性株に比べて4-7倍増大することを明らかにした。
ΔhupLの可視光から水素への最大エネルギー変換効率は、アルゴン気相下、励起光強度5-50 W/m
2 (PAR)において約1.0-1.6%であったが、その最大活性は10時間程度しか持続しなかった。これは、窒素化合物の充足によってニトロゲナーゼ活性ならびに水素生産活性が低下したためだと考えられる。
高い水素生産活性を長時間持続させるため、ニトロゲナーゼ活性に影響を与える改変に取り組んだ。ニトロゲナーゼのMoFe
7S
9活性中心クラスターには、ホモクエン酸が配位している。ホモクエン酸はNifVにより合成され、Klebsiella pneumoniae
nifV変異株のニトロゲナーゼでは、分子状窒素還元活性は減少するが、プロトン還元活性は変化しないと報告されている。そこで、
Anabaena PCC 7120の野性株と
ΔhupLから
nifV遺伝子破壊株を作製したので、その水素生産活性について報告する。
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得平 茂樹, 大森 正之, 佐藤 直樹
p.
368
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
Anabaena sp. strain PCC 7120は、窒素源として硝酸イオン、アンモニウムイオンなどを利用できるほかに、窒素欠乏状態ではヘテロシストと呼ばれる細胞をおよそ10細胞ごとに1個の割合で分化させ、窒素固定を行うことができる。窒素欠乏への応答に関してはこれまでに多くの研究がなされており、数多くの遺伝子の発現量が変化することが知られているが、それらは個々の情報にとどまっている。今回、我々はDNAマイクロアレイを用いて、窒素源の欠乏による遺伝子発現パターンのゲノム全体における変化を解析した。
アンモニウムイオンを窒素源として培養したAnabaenaを窒素源を含まない培地に移し、1、3、8、24時間後に細胞を回収し、RNAを抽出した。各時間における遺伝子発現パターンをアンモニウムイオン存在下でのパターンと比較した。その結果、遺伝子発現パターンは大きく3パターンに分けることができた。発現パターンは窒素源を除いた後、8時間において大きく変化しており、これはヘテロシスト分化へと細胞運命が決定する時間と一致していた。また、発現パターンをゲノム上での位置に応じて並べ替えることにより、同様の発現パターンを示す数十kbにわたる領域が存在していることが明らかとなった。これらの領域には20個前後のORFが含まれ、複数の転写ユニットが一括して調節されており、シアノバクテリアにおける染色体構造を含む転写調節機構の存在が示唆された。
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村松 昌幸, 日原 由香子
p.
369
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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我々はこれまでに、シアノバクテリア
Synechocystis sp. PCC 6803が、光強度の変化に応答し、光化学系I遺伝子のプロモーター活性を大きく変動させることを明らかにしたが、その調節メカニズムは全く分かっていなかった。本研究では光化学系I遺伝子転写調節に関与する因子を同定するために、ランダムにトランスポゾンの挿入を行った
Synechocystis sp. PCC 6803のゲノムライブラリーを、
psaAプロモーターとルシフェラーゼ遺伝子の融合コンストラクトを持つ株に導入し、弱光下、及び強光下でレポーター活性が通常と異なる株のスクリーニングを行った。これまでにゲノムの約半分の領域についてスクリーニングを終え、正常な強光応答を示すが、通常より弱光下でのレポーター活性が高くなった株を10株単離した。その内、5株はslr0609に、2株はsll1531内にトランスポゾンの挿入が見られた。slr0609、sll1531、slr0551に挿入の起きた株では、弱光下で実際に
psaA、
luxAB転写産物量が野性株に比べ増加していた。他の系I遺伝子の転写産物量にも増加が見られたが、系II反応中心をコードする
psbA転写産物量には違いが見られなかった。これら3個のORFは系I遺伝子の転写制御に特異的に働く可能性があるが、全て機能未知であり、現在遺伝子破壊株の表現型解析を進めている。
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片山 光徳, 耿 暁星, 金久 實, 池内 昌彦
p.
370
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
シアノバクテリアのゲノム上には高等植物のフィトクロームに類似した光受容体をコードすると予想される遺伝子が複数存在するが、機能が特定されているものは少ない。本研究では機能不明のフィトクローム様光受容体遺伝子の生理機能を知る手がかりを得るため、DNAマイクロアレイを用いて遺伝子発現パターンを網羅的に解析し、フィトクローム様光受容体によって発現が制御を受けている遺伝子の推定を試みた。
Synechocystis sp. PCC6803のフィトクローム様光受容体をコードする遺伝子sll0821、sll1124、sll1473、slr0473、slr1212、slr1393、slr1805、slr1969を薬剤耐性遺伝子の挿入によりそれぞれ破壊した株を作成し、連続の白色光照射下で培養した細胞から抽出精製したRNAを用いて解析を行った。その結果、sll1473破壊株においてフィコビリソームのロッドとコアを繋ぐリンカータンパク質をコードする
cpcG遺伝子の発現量が野生株の5%以下に減少していることが明らかとなった。他の破壊株でも規模は小さいながら特徴的な遺伝子発現パターンが観察された。
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奥田 賢治, 益山 恵, 西山 佳孝, 林 秀則
p.
371
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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ラン藻
Synechococcus sp. PCC 7002の
groESL遺伝子のプロモーター領域に結合するタンパク質を同定し、昨年の本大会で報告した。この新規タンパク質Shl-1のアミノ酸配列中には、Nudix motifというヌクレオシドニリン酸誘導体を加水分解する酵素Nudix hydrolaseに特徴的な配列が存在していた。大腸菌で発現させ、精製したShl-1について基質特異性を解析した結果、ADP-riboseに対して高い加水分解活性を示したが、NADHやATP、GTPなどその他のヌクレオシド二リン酸誘導体に対する活性はほとんどなかった。遊離ADP-riboseはNAD
+の主な代謝産物であり、その蓄積は細胞にとって有害であるため、Shl-1はこれを分解する機能を担っていることが推測される。現在、
shl-1遺伝子の破壊株を作製し、
in vivoにおけるNudix hydrolaseとしての役割、および
groESL遺伝子の発現調節との関連性を解析している。また、
Synechocystis sp. PCC 6803のゲノムにShl-1と相同性を示す機能未知のタンパク質をコードする遺伝子がある。このタンパク質を大腸菌で発現させた結果、ADP-riboseを加水分解したため、Shl-1のホモローグと考えられる。
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伊藤 岳, 半田 悟史, 松崎 雅広, 山本 勇, 佐藤 敏生
p.
372
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
フリー
光合成細菌
Rhodobacter sphaeroides f. sp.
denitrificans IL106 のジメチルスルフォキシド(DMSO)呼吸系の
dmsCBAオペロンはニ成分制御系のDmsS/DmsRで転写制御が行われている。一般にセンサーキナーゼは膜貫通タンパクと推定されているが、DmsSの予想されるアミノ酸配列において明瞭な膜貫通セグメントが見られなかった。本研究では
dmsS-lacZ融合遺伝子を構築し、DmsSの膜結合領域の解析を行った。
DmsSには、膜結合していると思われる疎水性アミノ酸領域が6ケ所存在した。そこで、N末端からそれぞれの疎水性領域までを含む
lacZ融合遺伝子を構築し、野生株に接合導入した。それぞれの導入株の全てにLacZ活性が認められたことから、DmsSタンパク質は細胞質側に出ていると考えられた。また、それぞれのLacZ融合タンパク質は膜画分と細胞質画分に分かれたことからDmsSは細胞質側から膜にゆるく結合していることが推定された。一方、DmsAタンパク質は嫌気条件下でDMSOの存在によって発現が誘導されるが、培地へのDMSOの添加による
dmsSプロモーターの活性の変化は見られず、DMSOは発現の誘導物質でないことが示された。
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松崎 雅広, 阿部 美保, 山本 勇, 佐藤 敏生
p.
373
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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脱窒光合成細菌
Rhodobacter sphaeroides f. sp.
denitrificansより、ATPのエネルギーを用いリン酸飢餓状態でリン酸を細胞内に輸送する高親和性リン酸輸送系 (Pst system) の
pstSCABとリン酸レギュロン(pho)の制御因子
phoU、
phoBを分離した。また、
pstS上流のプロモーター配列にphoレギュロン特有のphoボックス様配列を見出した。本研究では、この遺伝子領域の転写制御機構を解析するためにまず転写単位を検討した。これまでにPstSタンパク質の合成は高濃度リン酸存在下に比べて、リン酸欠乏時に約2倍に増加し、またβーガラクトシダーゼによるプロモーター活性でも、高濃度リン酸存在下に比べて、リン酸欠乏時では約2倍に上昇し、以上の結果より、Pst systemはリン酸欠乏時に誘導され、phoレギュロンの制御下にあることが示唆された。一方、ノザン解析からPst systemは
pstS、
pstCABの2つの転写産物を認めたが、
phoUBの転写産物は認められなかった。
pstCABと
phoUBのプロモーター領域には明瞭なpho boxは存在せず、転写制御機構が異なることが推定された。
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塚本 学, 小林 大輔, 岩城 俊雄, 和田野 晃
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374
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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シアノバクテリアは,無機炭素濃縮機構(CCM)を持ち効率良く光合成を行っている.この CCM の構成要素としてカルボキシゾームが挙げられる.現在までに様々なカルボキシゾーム変異株が報告され,これらは High CO
2 要求性を示す. 本研究では,このような High CO
2 要求性株に対して外来 Ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxgenase (RuBisCO)を導入し,High CO
2要求性の改善を検討した.
Synechococcus PCC7942においてカルボキシゾームレスミュータント(CL)を作成した.CLは High CO
2 要求性,CO
2 親和性の低下,0.5% CO
2 環境下における顕著な生育阻害という3つの特徴が見られた.この変異株に外来 RuBisCO を導入するため発現ベクターを作成した.プロモーターとして 6803psbAII promoter を,外来 RuBisCO として
Chromatium vinosum RuBisCO を用いた.これらが導入された CL(CL-AX)で,RuBisCO 活性が約5倍増加し,最大光合成速度は約 2.5 倍に増加した.さらに CL-AX では,0.5% CO
2条件下において生育阻害が緩和された.
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佐藤 直樹
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375
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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祖先シアノバクテリアの細胞内共生による始源真核光合成生物の誕生は,現在極めて有力な仮説である。シアノバクテリアから真核細胞にもたらされた遺伝子の数は,数千ともいわれるが,実際に共生したシアノバクテリアがはっきりしないほか,水平移動その他の寄与が明確でないため,厳密な推定はできない。本研究では,相同グループ法による全ゲノムクラスタリングによって,シアノバクテリアと植物のゲノムを比較し,シアノバクテリアから植物への遺伝子の伝達の度合いを見積もることを試みた。8種のシアノバクテリアと,3種の光合成細菌,2種の非光合成細菌と,出芽酵母,センチュウ,シロイヌナズナのオルガネラを含む全ゲノムにコードされた全タンパク質遺伝子セット(約10万遺伝子)の総当たりBLASTP検索を行い,いくつかのE値に対する閾値を用いて相同グループを形成した。シアノバクテリアと光合成細菌およびシロイヌナズナで共通に存在する遺伝子グループは約70あり,その半数は光合成に関連していた。残る半数に含まれるシロイヌナズナの遺伝子の大部分には,葉緑体輸送配列様延長配列が存在し,新規光合成関連遺伝子と推定された。各生物種における相同グループの有無をまとめることにより系統関係が得られたが,これは従来の16S rRNA配列に基づく系統樹とはいくつかの重要な点で異なっていた。今後さらに生物種数を増やし,詳しく解析する。
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金子 貴一, 中村 保一, 佐藤 修正, 田畑 哲之
p.
376
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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Gloeobacter violaceus PCC 7421は単細胞性のラン藻であるが、他の多くのラン藻とは異なる性質を示す。光合成系のタンパク質をすべて細胞膜上にもち、細胞内にチラコイド膜が存在しない。その細胞膜内側に配位しているフィコビリンタンパク質の集合構造はロッド状で、光合成色素の構成もフィコビリンに比べてクロロフィル含量が低い。さらにその光合成活性は低く、
Gloeobacterの生育は低照度でのみ可能で、極めて遅い。また、
Gloeobacterは16SrDNA配列に基づく分子系統解析ではラン藻の系統樹のなかでももっとも古く分岐することから、進化の過程で他の多くのラン藻とは異なる遺伝的特徴を保持しているかもしれない。その全遺伝子情報の解明を目的として、
Gloeobacter violaceus PCC 7421の全ゲノム構造解析をおこなった。ゲノムは4,659,019 bpの染色体からなり、プラスミドは存在しない。全ゲノムの平均GC含量は62%であった。2002年12月現在、遺伝子領域を予測中であるが、これまでに1774のタンパク質遺伝子の機能がアミノ酸配列の類似性をもとに推定された。本発表においては、
Gloeobacterをこれまでにゲノム解析がおこなわれたラン藻と比較し、認められた遺伝子構成の特徴について報告する。
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岩井 雅子, 加藤 浩, 片山 光徳, 池内 昌彦
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377
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
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好熱性シアノバクテリア
Thermosynechococcus elongatus BP-1は2002年に全ゲノム配列が決定され、遺伝子操作が可能であり、活性を持つ光化学系II複合体の単離が可能であることから、今後光合成研究を進めていくうえで極めて重要な生物である。
T. elongatus BP-1の形質転換はこれまでにエレクトロポレーションと液体培地でのスクリーニングを組み合わせた方法が報告されている。しかし、この方法では形質転換体が得られるまで時間がかかることやコロニーとして得られないなどいくつか問題点がある。そこで本実験では
T. elongatus BP-1の遺伝子操作技術の開発・改善を目的とした。従来のエレクトロポレーション法にトップアガー法を組み合わせることによって短期間でコロニーとして形質転換体を得ることに成功した。また、電気パルスをかけずにDNAを添加するだけでも形質転換体を得られること(自然形質転換)も見いだした。この自然形質転換の最適条件を調べた結果、対数増殖期に起こりやすいことがわかった。ゲノム解析によれば、I型制限酵素のエンドヌクレアーゼ(
tll2230)が見出された。この遺伝子の破壊株を作製したところ、形質転換効率が改善された。また1回交叉型組換えも高頻度で得られたが、自然形質転換ではほとんど検出できなかった。
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前田 和寛, 木村 惣一, 近川 幸恵, 竹田 淳子, 植野 洋志, 小関 良宏
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378
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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Phenylalanine ammonia-lyase (PAL)は一次代謝系から二次代謝系へと導入する初発の酵素であり、これ以降の複雑な広がりをなす二次代謝系の流れを左右する律速酵素として重要であることから、その発現機構について注目されている遺伝子である。先の研究により、ニンジン培養細胞系においてニンジンPAL遺伝子(
gDcPAL1)の発現は希釈効果、エリシター、UV-Bなどにより誘導されることが明らかにされている。また
gDcPAL1のプロモーター領域にはフェニルプロパノイドおよびフラボノイド(アントシアニン)合成系酵素群のプロモーター上流に広く存在するL-boxと類似する配列(L1~L5-box)が存在し、中でもL1-box、L5-boxが
gDcPAL1の発現制御に大きく関与していることが明らかにされた。そこで、本研究においては
gDcPAL1の発現制御に関与するL1-box、L5-boxに結合する転写調節因子の単離とその機能解析を目的とした。Yeast one-hybrid法によりL1-box、L5-boxに結合する転写調節因子を単離したところ、これらの配列に結合する転写調節因子は同一のMYBタンパク質をコードしていた。このMYBタンパク質について、その結合認識配列の特異性、転写活性化能等について解析を行ったのでその結果について報告する。
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木村 惣一, 近川 幸恵, 加藤 雅之, 前田 和寛, 小関 良宏
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379
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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アントシアニンは紅葉や花色に関わる赤色色素として植物界に広く分布している。アントシアニン合成は分化特異的及びストレス特異的に発現することから、これを調節する転写調節因子の単離、解析も行われつつある。アントシアニン合成系路の初発のkey enzymeであり、代謝的分化時に特異的に誘導されるニンジン
PAL 遺伝子(
gDcPAL3)は、そのプロモーター上流域(-252bp~-194bp)の欠失により、プロモーターの活性が低下することが見出され、この領域に発現制御に係わる
cis-elementが存在することが示唆されていた。また、この領域中にはAP2/ERFドメインを有する転写因子であるERFファミリーが特異的に結合する
cis-elementとして報告されているGCC boxに似た配列が存在することが確認された。そこで、
gDcPAL3のプロモーター中に存在するGCC配列 とその周辺の配列に着目し、酵母 one-hybrid 系を用いて2,4-D存在下でもアントシアニン合成を行うニンジン変異培養細胞と、2,4-Dを含まない培地でアントシアニン合成を誘導したニンジン培養細胞から作成したcDNAライブラリーから、GCC配列と相互作用するAP2/ERFドメインを有する転写因子、
DcERF1、
DcERF2を単離した。さらに、その機能について解析したので報告する。
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福田 直子, 大宮 あけみ, 伊藤 佳央, 小関 良宏, 野田 尚信, 菅野 善明, 鈴木 正彦, 中山 真義
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380
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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同一花弁において着色組織と白色組織が存在する覆輪花弁は、色素生合成の活性化・不活性化の機構を理解するために極めて有効な材料であると考えられる。トルコギキョウの覆輪形成に関与するフラボノイド系色素の生合成について解析した。
先端着色品種では、花弁の成長初期から着色組織にフラボノイドの蓄積が認められ、開花直前からアントシアニンが合成されたのに対し、白色組織では花弁のすべての生育ステージにおいてフラボノイドとアントシアニンの蓄積は認められなかった。一方、基部着色品種では先端着色品種と異なり、花弁の成長初期には全ての組織においてフラボノイドの蓄積が認められたが、花弁の成長に伴い白色組織のフラボノイドは減少していった。両品種とも開花花弁の着色組織と白色組織においてchalcone synthase (CHS)遺伝子の転写産物の蓄積に顕著な差が認められ、白色組織においてCHS遺伝子の転写が特異的に不活性化されていた。トルコギキョウにおいては、CHS遺伝子の組織特異的発現が、覆輪の形成に深く関与していると考えられる。花弁の成長に伴うフラボノイドの蓄積パターンから、先端着色品種ではCHSの不活性化は花弁の成長の初期から起こるのに対し、基部着色品種では花弁の成長に伴いCHSの不活性化が起こると考えられる。それぞれの品種において、CHSの不活性化には、異なる機構が機能していることが示唆された。
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柳楽 洋三, 池上 啓一, 小柴 共一, 小関 良宏
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381
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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植物の葉においてアントシアニンの合成が誘導され蓄積していく紅葉過程は我々にとって非常に身近な現象でその研究は古くから行なわれているが,温度、光、水分などの様々な外的要因が絡みあっていることから、その機構や要因については未解明な点が多い。当研究室において、トレニア (
Torenia fournieri Lind) をトランスジェニック植物のモデルとして、花における様々な遺伝子の発現制御を調べてきた.そこにおいて、トレニアのリーフ・ディスクからのシュート再生において、高濃度のショ糖を含む培地に移植することによって、アントシアニン合成を誘導するモデル実験系を確立した。またこの系において、低濃度のショ糖を含む培地においてもアブシジン酸(ABA)がアントシアニン合成を誘導することを示した。そして、アントシアニン合成誘導過程における再生シュート内の内生ABA量の定量を行ったところ、アントシアニン合成が誘導される前に内生ABA濃度の一過的上昇見られた。さらに一旦ショ糖濃度を上げた後、アントシアニン合成が誘導される前にショ糖濃度を下げた場合においては、ABA濃度の低下が見られアントシアニン合成は誘導されない事が分かった。これらの結果から、ABAがアントシアニン合成に重要な役割を果たしている事が示唆された。
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原 正和, 星野 恭子, 大木 果林, 久保井 徹
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382
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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アントシアニン生成の主な誘導因子は光であるが、アントシアニンが大量に蓄積するには他の要因も必要である。花では糖の蓄積がアントシアニン合成を高めるが、栄養成長組織でのアントシアニンの糖誘導に関する情報は限られている。われわれは、ハツカダイコンの胚軸切片を使った糖によるアントシアニンの誘導系を開発し、品種によるアントシアニン生成の差異について調査した。赤色ハツカダイコンの胚軸切片において、スクロース(175 mM)の添加は最も効率良くアントシアニン生成を誘導した。グルコースやフルクトースも誘導したが、マンノースや3-O-メチルグルコースは誘導しなかった。赤色ハツカダイコンでは、スクロースによってアントシアン生合成遺伝子(
CHS、
CHI、
F3H、
DFR、
ANS)の発現は高まったが、白色ハツカダイコンではその誘導は抑制された。以上の結果、白色ハツカダイコンでは、糖によるアントシアニン誘導のシグナル伝達の一部が不活化していると示唆される。
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嶋田 勢津子, 高橋 加奈, 作田 正明
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383
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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高等植物の赤色は、多くの場合アントシアニンにより発色されているのに対し、ナデシコ科、ザクロソウ科を除くナデシコ目植物ではアントシアニンは合成されず、その赤色はベタシアニンにより発色されている。そこで、我々はナデシコ目植物には、なぜアントシアニンが存在しないのかという問題にアプローチを試み、ナデシコ目植物のフラボノイド合成について解析を行っている。ナデシコ目植物には、アントシアニンと生合成上近縁なフラボン、フラボノール等は存在していることから、これらと共通な前駆物質であるジヒドロフラボノールからアントシアニンに至る合成系の最初のステップを触媒するDFR(dihydoroflavonol 4-reductase)に注目し解析した。
今回、ナデシコ目のホウレンソウからRACE法によりORFの全長(1026 bp)を含むDFRcDNAを単離した。これと既知のDFRcDNAとの構造を比較したところ、そのアミノ酸配列において ブドウとは75%、
Arabidopsis とは71%、ペチュニアとは70%、キンギョソウとは69%、シソとは67%、イネとは62%の相同性がみられた。このうちデータベース上に報告されているものの中では、ナデシコ目の中で例外的にアントシアニンを合成するナデシコ科のカーネーションと最も高い相同性(79%)を示した。
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Satoshi Kitamura, Naoya Shikazono, Atsushi Tanaka
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384
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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By carbon-ion irradiation, two independent
transparent testa 19 (
tt19) mutants were induced. Genetic analysis revealed that
tt19 possessed a single recessive mutation on chromosome 5. The characteristics of
tt19 mutant are a great reduction of anthocyanin pigments in vegetative parts and of brown pigments in seed coat caused by the oxidation of proanthocyanidins. Map based-cloning enabled us to isolate a single gene, annotated as a glutathione
S-transferase-like gene. Disruption of
TT19 gene was no effect on the expression of other flavonoid structural genes. Naringenin feeding did not cause anthocyanin pigmentation in
tt19, indicating that
TT19 could work at any of the anthocyanin biosynthetic steps after the naringenin formation. Vanillin staining illustrated the difference between the wild type and the mutant for the accumulation pattern of proanthocyanidin precursors in immature seed coat. These results suggest that
TT19 is involved in relatively last step of both anthocyanin and proanthocyanidin pathway in Arabidopsis.
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Karin Springob, Mami Yamazaki, Kazuki Saito
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385
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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Perilla frutescens var.
crispa is an interesting model to study the regulation of anthocyanin biosynthesis. Two chemo-varietal forms of
Perilla are known, red and green cultivars, which differ in the accumulation of anthocyanins. Only the red cultivar expresses all genes required for the biosynthesis of anthocyanin pigments. Since anthocyanin biosynthesis is highly controlled at the transcriptional level, it is assumed that the change in colour in the two
Perilla cultivars is due to the mutation or differential expression of regulatory genes.
A differential diplay reverse transcriptase-mediated (DDRT) PCR-based strategy was employed to identify
myb-related genes involved in the regulation of anthocyanin biosynthesis in
Perilla. Using this approach we isolated MYBC05, a putative MYB transcription factor which is co-ordinately regulated with the structural genes in a red form-specific manner. The functional analysis of MYBC05 is in progress, and the results in this regard will be presented.
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森田 裕将, 仁田坂 英二, 各務 孝, 星野 敦, 飯田 滋
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386
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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アサガオのほとんどの自然突然変異はCACAT スパーファミリーに分類される
Tpn1類縁のトランスポゾンによる挿入変異であることが知られている。我々はアントシアニンの生合成に関わる酵素群の一つアントシアニジン合成酵素(ANS)遺伝子内に
Tpn1類縁因子、
Tpn8もしくは
Tpn9、が挿入した8つ変異系統のゲノム構造を解析し、2種類の
ANS遺伝子の挿入変異に分けられることを明らかにした。
Tpn9が2つのエキソンから成る
ANS遺伝子のイントロン内に挿入した1系統は、白色地に
Tpn9の体細胞脱離による有色のキメラ斑の花を咲かる。この変異体の
ANS遺伝子の転写は挿入
Tpn9因子内部で終結していた。残りの7系統の変異体は全て
Tpn8が
ANS遺伝子のプロモーター領域の同一部位に挿入しており、そのため
ANS遺伝子の発現が抑制されていた。しかしながら、これら7変異系統の花色は純白色の系統から花弁全体に薄い着色が観察される系統まで様々で、1系統では白色の花弁の縁だが薄く着色していた。これら
ANS遺伝子領域に生じた
Tpn1類縁のトランスポゾンの挿入変異と花色の関係について考察を行う予定である。
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Kyeung-Il Park, Yasumasa Morita, Naoko Ishikawa, Jeong-Doo Choi, Atsus ...
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387
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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While the wild type common morning glory (
Ipomoea purpurea) displays purple flowers and black seeds, two mutant lines showing white seeds and palely pigmented flowers were found to produce drastically reduced amounts of the transcripts of the
IPMYC3 gene, a homologue of the
an1 gene for the bHLH transcriptional factor that regulates flower and seed pigmentation in petunia. The genomic sequences revealed that both mutants carry two insertions of transposable elements into the
IPMYC3 gene which comprises 8 exons. In one mutant, two copies of
Tip100 belonging to the
Ac/Ds family are inserted into the second intron and the seventh exon. The other mutant contains two different
Mu-related transposable elements in the second exon and the fifth intron. Moreover, the latter mutant appears to carry an additional mutation for flower pigmentation.
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吉田 久美, 外山(加藤) 友紀, 近藤 忠雄
p.
388
発行日: 2003/03/27
公開日: 2004/02/24
会議録・要旨集
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目的 アジサイ (
Hydorangea macrophylla ) は、環境要因の微妙な変化により花色が変異する。我々は、アジサイの花色変異機構の解明を目指し、これまでに、単一細胞の液胞pH測定および数十個~数百個の有色細胞を集めての有機・無機成分の定量分析を行なってきた。今回、分析手法のミクロ化を目指し種々検討を行なった。さらに、青色アジサイにデルフィニジン3-グルコシド (
1) 以外のアントシアニンが含まれることがわかったので、その単離を行ない、青色発色への影響を調べた。
方法及び結果 ガク片より既報[1] に従いプロトプラスト混合物を得た。これより、顕微鏡下マイクロマニピュレータを用いて着色細胞だけを収集した。内径 0.3 mm
φ のODSカラムを用いるミクロHPLC分析法により1個の着色細胞で有機成分の定量が実現できた。さらに、徹底した容器洗浄とクリーンルームでの試料調製およびフレームレス原子吸光法により50細胞でのAlの定量分析が可能となった。また、青色ガク片よりアントシアニンを単離し、デルフィニジン3-サンブビオシド (
2) と同定した。
2をpH4の緩衝液中で3当量の5-
O-カフェオイルキナ酸 (
3) および1当量のAl
3+と混合したところ、
1よりも吸収極大波長が数nm長い青色溶液を与えた。
[1] 外山友紀他、日本農芸化学会2001年度大会要旨集、pp. 239.
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