核とミトコンドリア遺伝子のクロストークによる雌雄性分化の分子的解析

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コムギの近縁野生種Aegilops crassa の細胞質(D^2)をもつパンコムギ農林26号[(cr)-N26]は短日条件下では可稔であるが、長日条件下では不稔となる日長感応性細胞質雄性不稔(PCMS)を示す。crassa細胞質(CR)に関する種々の組み合せの核-細胞質雑種コムギの実生におけるミトコンドリア(mt)遺伝子の転写パターンを解析してみると、核置換系統のorf25遺伝子の転写パターンが両親型(パンコムギ、Ae.crassa)のものと異なっていた。これは、(1)CRのorf25のリーダー配列がrps7のそれに置換されており、リーダー配列内に新奇なorf48が存在している、(2)パンコムギの転写産物の5'末はプロモーター付近、翻訳開始コドンの上流172bに存在した。(3)核置換系統{(cr)-N26,(cr)-CS,(cr)-N61,FR-mut}の5'末はプロモーター付近、361bにメジャーな転写産物として位置付けられたが、Ae.crassaのそれはプロモーター配列と無関係な-103bに存在した、ことによる。そこで、異なる日長条件、器官、組織におけるorf25,orf48の転写パターンを解析した。PCMS系統である(cr)-N26を長日条件、短日条件で育成し、3-5mm長の幼穂、出穂日の雄蕊、雌蕊、雌蕊化した雄蕊からTotal RNAを抽出した。これらのTota1 RNAを用いてorf25,orf48遺伝子特異的なプローブを作製し、ノーザンブロット解析を行った。PCMSの表現型が表れる(cr)-N26の長日条件の幼穂においてのみ、他の系統、組織とは異なるOrf25遺伝子の新しい転写パターン(0.9kb+1.1kb)が検出された。他の日長条件・組織では実生と同じ1.1kbの転写物が見出された。これは、日長条件により特定の組織でミトコンドリア遺伝子の転写パターンが変化する実例で興味深い。