葉緑体機能発現に異常をきたした変異体の単離と解析

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光合成組織への分化誘導の制御機構,それに引き続く光合成遺伝子の組織特異的発現ならびに葉緑体へのタンパク質輸送は,葉緑体機能を正常に発現するために必要不可欠な機構である.これまでに多数の研究者によって解析されてきたが,その詳細は依然不明のままである.本研究では高等植物のモデルとしてシロイヌナズナを材料に,葉緑体機能発現の制御機構を明らかにすることを目的として解析を行い以下の研究成果を得た.1.activationタギング法を用い,機能亢進により非光合成組織であるカルスで光合成遺伝子が発現する変異体を選抜しその解析を行った.その結果,シロイヌナズナ第3染色体上部に位置するP1クローンMSL1に含まれるSer/Thrキナーゼの発現を促進することにより,カルスの緑化と光合成遺伝子発現の誘導が可能であった.以上の結果により非光合成組織である分裂組織から,光合成組織への分化のスイッチがSer/Thrキナーゼによって制御しうることを初めて示した.2.前年度得られた葉緑体へのタンパク質輸送変異体の解析により(1)変異体は条件致死性を示す,(2)子葉と本葉で葉緑体の発達が全く異なっている,ことを明らかにした.そこで新たにin vivoで葉緑体へのタンパク質輸送を可視化する系を開発し,(3)子葉では組織特異的に葉緑体へのタンパク質輸送が阻害されていることを明らかにした.以上の知見より,葉緑体へのタンパク質輸送が器官および組織特異的に制御されていることを実験的に初めて明らかにすることができた.