高等植物の雌雄性分化における植物ホルモンの作用機作

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我々は、キュウリの茎頂部より雌雄性を制御している可能性のある新規 ACC合成酵素遺伝子(CS-ACS2)をクローニングした。一方、Trebishらにより、別の ACC合成酵素遺伝子(CS-ACS1)が単離された。この遺伝子は混性型キュウリでは1コピーで存在するのに対し、雌性型キュウリにおいては CS-ACS1以外に性発現性御遺電子(F遺伝子)とリンクする CS-ACS1Gが存在することが明らかにされている。そこで、キュウリの雌花発現へのこれらの遺伝子の関与の有無を検討するために、雌性型(FF)と昆性型(ff)の準同質遺伝子系統の茎頂部における CS-ACS1(CS-ACS1G)とCS-ACS2の発現パターンをRT-PCR 法により調べた。その結果、CS-ACS1(CS-ACS1G)の発現が雌性型の茎頂部より検出された。この結果より、CS-ACS1Gが F遺伝子自身であり、雌性型は茎頂部 で CSACS1Gが発現しているために雌花のみを形成すると考えられた。一方、混生型の茎頂部ではCS-ACS1の発現はほとんど検出できないのに対し、CS-ACS2の茎頂部での発現は性発現パターンと相関を示した。以上の結果は、混生型キュウリではCS-ACS2が雌花発現に関与している可能性を示唆している。さらに、茎頂部内において、CS-ACS1とCS-ACS2は将来雌花になる花芽において発現しており、花芽における ACC合成酵素遺伝子の発現が、エチレン生成を介して、雌花発現を誘導する可能性が示唆された。キュウリ性発現機構におけるエチレンの作用機構を解明するために、下位節に雄花のみをつけるキュウリ(霜不知)の 茎頂部にEthephon(エチレン発生剤)を処理することで雌花を誘導しこの際に発現の変化する遺伝子をDifferential(DD)法により単離し、雌花化誘導時に発現が変化する遺伝子17個確認できた。