（目的）アブシジン酸の生理機能を明らかにするには、簡便にアブシジン酸欠損状態を作りだすことができるアブシジン酸生合成阻害剤の利用が有効である。今までに知られているアブシジン酸生合成阻害剤としてはフィトエン不飽和化酵素阻害剤が挙げられるが、いずれも植物生育に必須な成分であるカロチノイドの生合成を阻害することから、植物に対するダメ－ジが大きく純粋にアブシジン酸の機能を調べるためには不適当であった。そこで特異的なアブシジン酸生合成阻害剤を得ることを目的として、カロテノイド二重結合開裂型酵素である9-cis-epoxycarotenoid dioxygenaseに着目し、この部位を標的とする阻害剤を開発することにした。この反応はアブシジン酸生合成の鍵段階と考えられており、この反応を制御することによりアブシジン酸生合成の制御が容易に行えると考えた。
（結果）有機化学的に合成した化合物中に特異的にアブシジン酸生合成系を阻害する化合物を見いだすことができた。この化合物はイン・ビトロの系で酵素活性阻害剤として作用するだけでなく、気孔細胞にストレスを与えた場合の閉鎖を阻害し、アブシジン酸を系に添加することにより効果が打ち消された。また、アブシジン酸誘導条件での内生量測定の結果、この化合物を処理した植物は無処理の植物と比較してアブシジン酸含量が減少していた。以上より合成化合物はアブシジン酸生合成阻害剤として機能していると考えた。

抄録全体を表示

Glutamate carboxypeptidaseII is an enzyme that catalyzes the hydrolysis of the neuropeptide N-acetylglutamate to N-acetylaspartate and glutamate in animal. Inhibitors of GCPII provide neuroprotection in a variety of animal models of central nervous system disorders. However, the function of GCPII in plant is poorly understood. Arabidopsis amp1 mutant exhibits a higher endogenous cytokinin level than the wild type, and shows altered embryonic and vegetative development. Recently Chaudhury et al. demonstrated that AMP1 encodes GCPII with significant similarity to those that cleave small signaling peptides and similar molecules in other eukaryotes. To examine the biological functions of AMP1 in plants, we constructed transgenic Arabidopsis. AMP1 overexpression induces cytokinin sensitivity in transgenic plants. The root length of transgenic plants is shorter than that of the wild type. [This work was supported by grants from the Basic Research Program of the Korea Science & Engineering Foundation and BK21 program.]

抄録全体を表示

多くのよじ登り植物に見られる巻ひげは、接触刺激により支持体に巻き付くことが知られている。巻き付き現象にインドール酢酸（IAA）が関与している可能性は示唆されているが、詳細は分かっていない。そこで、今回、カボチャの巻ひげの運動とIAAの関係を調べることにした。カボチャは、1/5ホーグランド溶液で水耕栽培した。温度25.5℃、白色光下12時間と暗所12時間の周期で3週間以上育て、巻ひげを得た。巻ひげの切片を作り、IAAを投与すると、切片の巻付きを強力に促進した。IAAの前駆体と考えられているインドールアセトアルデヒドも巻きひげ切片の巻付きを強力に促進したが、トリプトファンとインドールアセトニトリルはほとんど巻付かなかった。巻ひげの発生から老化による巻付きが生じるまでのIAA内生量を測定すると、発生からしばらく一定の濃度を示すが、老化による巻付きが生じるとその濃度は減少した。現在、接触刺激を与えたときの巻ひげのIAA内生量の変化について調べている。

抄録全体を表示

キュウリ、トマトの胚軸を用いた以前の我々の研究から、傷をつけた胚軸の皮層は切断後7日間で癒合すること、この癒合過程の細胞分裂にジベレリンが必要であることが示された。本研究では、組織癒合に関わる遺伝子発現調節機構の解明を目的として、シロイヌナズナ切断花茎を用いた組織化学的解析とマイクロアレイ解析を行った。
　切断花茎の癒合過程について形態学的、組織化学的解析を行った結果、キュウリ、トマトの胚軸と同様に、切断後3日目から細胞分裂が開始し、7日目で癒合している様子が確認された。
　シロイヌナズナ花茎の組織癒合過程において、切断部位における遺伝子発現の変化を網羅的に解析するため、マイクロアレイ法を用いた解析を行った。シロイヌナズナ花茎の第一節間または第二節間をマイクロナイフを用いてキュウリ胚軸と同様の切断処理を行い、一定時間後に切断部の上下約2cmの花茎を切り出し解析に用いた。細胞分裂、細胞壁合成に関わる遺伝子に注目して解析を行ったところ、細胞分裂に関与する遺伝子は、切断後3日目の花茎で発現の上昇が認められたが、5日目の花茎ではほとんど認められなかった。細胞壁に関わる遺伝子は、いずれの切断花茎でも上昇が認められたが、細胞伸長に関わる遺伝子の上昇は、主に3日目の花茎で認められた。また、発現上昇が見られた細胞分裂・伸長に関わる遺伝子には、いくつかのジベレリン誘導遺伝子が含まれていることが示された。

抄録全体を表示

シロイヌナズナのRD22遺伝子は植物ホルモンのアブシジン酸(ABA)を介して乾燥ストレスにより誘導される。rd22遺伝子のプロモーターにはABA Responsive Element(ABRE)が存在せずMYC認識配列及びMYB認識配列がABAを介した乾燥応答性のシスエレメントとして働いていることを明らかにした。また、これらのシス配列に結合するMYC相同性因子RD22BP1とMYB相同性因子ATMYB2を単離した。RD22BP1及びATMYB2は共にRD22遺伝子の乾燥応答性のシスエレメントを介した転写活性化能を有しており、これら両因子を過剰発現させた形質転換植物体ではRD22遺伝子のABA誘導性遺伝子発現が増大した。同時にこれら植物体ではABAに対する感受性が高まっていた。更にマイクロアレイ解析を行った結果、幾つかのABA誘導性遺伝子の発現が確かに増大していることが明らかとなった。逆にこれら因子の遺伝子破壊植物体ではABAに対する感受性が減少した。以上のことから、これら両因子はABAを介した乾燥誘導性遺伝子発現を制御していることが明らかとなった。今回、我々はRD22BP1と相互作用する因子を酵母のTwo Hybrid法により単離した。現在、それら因子のABA情報伝達系での機能について解析中である。

抄録全体を表示

高等植物は根自身で生合成した様々な有機物質を導管流に乗せて地上部器官へ輸送していることが示されており、それら導管液有機物質が個体の発生・分化や機能調節に関与していると考えられている。キュウリ導管液中に存在するレクチン様タンパク質XSP30やグリシンリッチタンパク質は、根の根毛帯の内鞘及び木部柔組織で特異的に発現していることが分かっている。このことから、導管液中の物質に関連する遺伝子が、根の導管の周辺組織で発現している可能性が考えられた。そこで本研究では、シロイヌナズナを用いたジーントラップ法により、根維管束周辺組織で発現する遺伝子の同定を試みている。
GUS遺伝子を含むT-DNAをシロイヌナズナのゲノム中にランダムに挿入したラインを51,000ライン作成した。このうち、根の中心柱でGUSの発現が見られるラインが35ライン得られた。さらに、そのうちで中心柱でのみGUSを発現するラインが26ライン、内皮と中心柱でGUSを発現するラインが1ライン、全体の組織でGUSの発現を示すラインが8ライン得られた。また、地上部でGUSの発現を示さず、根の中心柱でのみ発現を示すラインが2ライン得られた。導管液物質が根の維管束組織で生産・分泌される可能性が考えられることから、根の中心柱で特異的にGUSの発現を示すこれらのラインが、導管液物質に関連する遺伝子にT-DNAの挿入を受けている可能性が期待される。

抄録全体を表示

In tulips (Tulipa gesneriana L. cv. Apeldoorn), methyl jasmonate (JA-Me) induced gums mainly consisting of glucuronoarabinoxylans. The purpose of this study is to know the mechanism of gummosis induced by JA-Me, especially on the focus of sugar metabolism and ethylene production. Application of JA-Me as a lanolin paste to tulip stem induced gums 5 days after application, and ethephon applied simultaneously enhanced it although ethephon alone had little effect. Ethylene production was increased up to 6 times by JA-Me at day-1 after application. JA-Me strongly decreased the total amount of soluble sugars of tulip stems even in 1 day after application, being ca. 50 % of initial values at day-5. JA-Me little affected neutral sugar compositions consisting of arabinose, xylose and glucose in ratio of 1:2:120. Ethephon little affected the total amounts of sugars and their compositions. These results suggest that JA-Me induces gums by affecting sugar metabolism in tulips.

抄録全体を表示

　メロンACC合成酵素遺伝子（CMe-ACS2）の上流プロモーター領域中には、ストレス応答性のDRE/CRTシス配列（GCCGAC）が存在する。我々は酵母ワンハイブリッド法によりその配列に結合する3種類のDREB/ERF型転写調節因子（CMe-DREB1、CMe-ERF1、CMe-ERF2）をクローニングし、その機能解析を試みてきた。
　ゲルシフト法によりin vitroでのシス配列への結合を確認し、酵母ワンハイブリッドレポーター法によりシス配列への結合力と転写活性化能を定量した。さらにパーティクルガンを用いたメロン成葉における一過的発現実験により、in vivoにおける転写活性化力を定量した。またノーザン解析により、メロン成葉においてCMe-DREB1は傷害やジャスモン酸、CMe-ERF1はエチレン、CMe-ERF2は塩ストレスやタンパク合成阻害剤などに応答して強く発現が誘導されることが分かった。
　これらの転写調節因子がCMe-ACS2の発現調節に関与しているかを検討する。

抄録全体を表示

　サイトカイニンは細胞の増殖・分化に重要な役割を担っている植物ホルモンである。そのサイトカイニン情報伝達は、ヒスチジンキナーゼであるサイトカイニン受容体によって開始される。
　シロイヌナズナには三つのサイトカイニン受容体CRE1/WOL/AHK4、AHK2、AHK3があり、これらの遺伝子破壊株について解析を行った。その結果、不定根誘導の阻害作用では、CRE1/WOL/AHK4、AHK3それぞれの破壊株についてサイトカイニン感受性が低下したのに対し、AHK2破壊株では低下しなかった。しかし、カルス誘導ではいずれの破壊株でもサイトカイニン感受性が低下しており、これらのサイトカイニン感受性は二重破壊株では更に低下した。またそれぞれの破壊株を生育させた場合、大きな形態異常は見られなかったが、AHK2AHK3二重破壊株では地上部が矮小となった。更に三重破壊株を作成したところ、興味深いことに不稔で植物体全体が非常に矮小となってしまうが、植物体としての基本的な形態は形成された。これらのことから、それぞれのサイトカイニン受容体間で機能の冗長性や特異性があること、及びサイトカイニンは植物にとって重要な因子であるが、その基本的な形態形成については必須ではないことがわかった。

抄録全体を表示

　植物ホルモンの一つであるサイトカイニンは、オーキシン存在下のカルスで細胞増殖や緑化を引き起こす。当研究室で単離されたサイトカイニン高感受性突然変異体ckh2（cytokinin-hypersensitive）はサイトカイニンが低濃度でも細胞増殖や緑化を示すため、CKH2はサイトカイニン応答の負の制御因子と考えられる。
　ポジショナルクローニングによりCKH2遺伝子を同定したところ、SNF2のCHD3サブファミリーをコードするPICKLE遺伝子と同一のものだった。動物ではCHD3はヒストン脱アセチル化酵素複合体の構成因子であり、クロマチンリモデリングに関与している。PICKLEは胚の成熟に伴ってembryonicなプログラムを終了するのに必要であり、サイトカイニンはこの過程にも働いているかもしれない。
　サイトカイニン受容体に欠損のあるcre1との二重変異体は相加的な表現型を示した。CKH2はサイトカイニン受容によるシグナル伝達経路とは独立に、サイトカイニン応答を制御していると考えられる。

抄録全体を表示

　アブシジン酸（ABA）は様々なストレス環境においてシグナルとして働いていることが知られている。我々は、これまでの研究で、外生的に与えたABAが低窒素栄養環境下におけるキュウリ植物（Cucumis sativus L. cv. Hokushin）の成長に関与していることを示している。しかしながら、低窒素条件下におけるキュウリの成長と内生ABAとの関係は明らかではない。そこで、本実験では、低窒素条件下でキュウリを水耕栽培し、外生的にABAを処理した場合の内生ABA量の動態を調べた。
　低窒素条件下で生育させたキュウリは通常の窒素濃度で生育させた場合に比べて成長が抑制された。キュウリ地上部における遊離型ABA含量は、ABA処理の有無にかかわらず、低窒素条件下で生育させた植物の方が通常の窒素濃度条件下の植物と比較して多かった。一方、根における遊離型ABA含量は生育時の窒素濃度による影響がほとんど認められなかった。比較的高濃度のABAを処理すると、低窒素条件下で生育させた植物および通常の窒素濃度で生育させた植物の根において結合型のABAが顕著に増加した。また、いずれの処理区のキュウリにおいてもファゼイン酸は検出されなかった。以上の結果から、低窒素条件下で生育しているキュウリ植物は遊離型ABA含量を高め、その成長を抑制していることが推察された。また、過剰の遊離型ABAはすみやかに分解されるのではなく、結合型ABAとして蓄積、貯蔵されることが示唆された。

抄録全体を表示

Mitochondrial division is fascinating problem for researchers of several fields, such as studies of apoptosis, evolution of eukaryotes and molecular motors. Although mitochondria show complex morphology with high plasticity in most organisims, the primitive red alga Cyanidioschyzon merolae retains one mitochondrion per cell with simple round morphology. Furthermore, division of the mitochondria can be synchronized, and involves observable division apparatus, named mitochondrion dividing (MD) ring. We show the detailed localization of the two factors for mitochondrial division; FtsZ and dynamin to propose that mitochondrial division is composed of three steps driven by different factors; placement, constriction and severance by FtsZ, MD ring and dynamin, respectively. Recently, plastid also has been shown to involve FtsZ, PD ring and dynamin for the division in similar way. For future studies, the composition of MD and/or PD ring are discussed.

抄録全体を表示

植物微小管の動態や安定性を厳密に調べるためには、単一のチューブリンタンパク質のみを大量に精製し、in vitro再構成系を用いて解析する必要がある。生物活性を持つチューブリン二量体の形成には真核生物特有のフォールディング・コファクターが必要であり、大腸菌での大量発現系は使用できない。真核生物での発現・精製系の開発を目的に、本研究ではタバコ培養細胞BY-2におけるチューブリンタンパク質の大量発現系を構築し、組換えチューブリンの精製を試みた。
BY-2細胞を用いた組換えチューブリン発現系の構築のために、シロイヌナズナのΑチューブリンのC末端側にmycタグとHis6タグがタンデムに付いた融合チューブリンをCaMV35Sプロモーターを用いて強制発現させるベクターを構築し、アグロバクテリウムを用いてBY-2細胞を形質転換した。さらに、導入遺伝子の発現量の多い系統を選抜し、主にキレートアフィニティクロマトグラフィーを用いて、BY-2細胞の粗タンパク抽出液から組換えチューブリンを精製しようと検討を重ねている。
また、出芽酵母における植物チューブリンタンパク質の大量発現系の構築も行っている。シロイヌナズナのΑチューブリンとΒチューブリンとを別々の酵母発現用ベクターに組込み、出芽酵母に共発現させ、アフィニティクロマトグラフィーを用いた精製を試みる予定である。

抄録全体を表示

植物を過重力環境で生育させると、茎の伸長成長が阻害される。このような成長の変化をもたらす機構を明らかにするため、過重力環境下で特異的に誘導されるシロイヌナズナ遺伝子をRT-PCRディファレンシャルディスプレイ法で探索・同定したところ、微小管の構成要素であるα-チューブリンをコードする遺伝子が含まれていた。そこで本研究では、α-チューブリンおよび微小管のもう一つの構成要素であるβ-チューブリン遺伝子発現量のパターンを詳細に解析した。α-およびβ-チューブリン遺伝子の発現量は、重力の大きさに応じて増加した。また、これらの遺伝子の発現量の増加は、過重力環境下に移して数時間以内にみられた。次に、α-チューブリンの6つの遺伝子ファミリー（TUA1～TUA6）それぞれについて、過重力に対する応答性を調べたところ、程度の差はあるものの、6遺伝子すべてがほぼ同様の発現パターンの変化を示した。以上の結果から、シロイヌナズナ芽ばえでは、α-およびβ-チューブリン遺伝子の発現量が生育環境の重力の大きさに応じて、すみやかに調節されていることが示された。重力によるシロイヌナズナ胚軸の成長調節には、α-およびβ-チューブリン遺伝子の発現レベルの変化による微小管量の制御が関与しているものと考えられる。

抄録全体を表示