植物の老化過程における葉緑体DNA分解の生理的意義の解明

葉緑体は独自のDNAを持ち、かつそのコピー数が組織により変動または消失することが報告されている。これは何らかの理由で組織特異的に分解されることを示唆している。「花粉のオルガネラDNAが分解されない」dpd1変異体はオルガネラヌクレアーゼDPD1の機能を欠損しており、葉における葉緑体DNA分解が抑制され、老化が遅延する。これは葉緑体DNA分解された後、葉の老化が進行することを示唆している。本研究では植物の老化と葉緑体DNA分解の関係性を明らかにすることを目的している。前年度の結果を踏まえて約800遺伝子がatg5 dpd1二重変異株でみられる早枯れ表現型の抑制に関連していることをロジスティック線形回帰分析から見出した。その遺伝子群の中には老化過程において発現誘導されるものもあった。DPD1はDNAを分解する酵素であることから、DNAの分解産物がシグナル因子として機能しているという作業仮説を立てGO解析により代謝関連遺伝子群に着目して精査した。その結果、プリン・ピリミジン代謝やリボソームに関連したGO termを取得した。この結果を踏まえて、それらに関連した代謝阻害剤による老化過程への影響を調査した。その結果、プリン・ピリミジン代謝を阻害することにより、atg5 dpd1二重変異株でみられる早枯れ抑制表現型が抑圧されることが明らかとなった。またイネDPD1遺伝子の発現解析を行ったところシロイヌナズナDPD1とは異なり、葉の老化過程よりも花粉で強く発現しており、加えてイネDPD1破壊株を用いた解析からオルガネラDNA分解に関しても花粉において積極的にオルガネラDNAを分解していることが明らかとなった。またリン欠乏に対する遺伝子発現は野生株と大きく変わらなかった。これらの結果は双子葉植物と単子葉植物においてDPD1が機能する条件、組織に違いがあることを示唆している。

葉緑体は独自のDNAを持ち、かつそのコピー数が組織により変動または消失することが報告されている。これは何らかの理由で組織特異的に分解されることを示唆している。「花粉のオルガネラDNAが分解されない」dpd1変異体はオルガネラヌクレアーゼDPD1の機能を欠損しており、葉における葉緑体DNA分解が抑制され、老化が遅延する。これは葉緑体DNA分解された後、葉の老化が進行することを示唆している。本研究では植物の老化と葉緑体DNA分解の関係性を明らかにすることを目的している。前年度の結果を踏まえて約800遺伝子がatg5 dpd1二重変異株でみられる早枯れ表現型の抑制に関連していることをロジスティック線形回帰分析から見出した。その遺伝子群の中には老化過程において発現誘導されるものもあった。DPD1はDNAを分解する酵素であることから、DNAの分解産物がシグナル因子として機能しているという作業仮説を立てGO解析により代謝関連遺伝子群に着目して精査した。その結果、プリン・ピリミジン代謝やリボソームに関連したGO termを取得した。この結果を踏まえて、それらに関連した代謝阻害剤による老化過程への影響を調査した。その結果、プリン・ピリミジン代謝を阻害することにより、atg5 dpd1二重変異株でみられる早枯れ抑制表現型が抑圧されることが明らかとなった。またイネDPD1遺伝子の発現解析を行ったところシロイヌナズナDPD1とは異なり、葉の老化過程よりも花粉で強く発現しており、加えてイネDPD1破壊株を用いた解析からオルガネラDNA分解に関しても花粉において積極的にオルガネラDNAを分解していることが明らかとなった。またリン欠乏に対する遺伝子発現は野生株と大きく変わらなかった。これらの結果は双子葉植物と単子葉植物においてDPD1が機能する条件、組織に違いがあることを示唆している。