プラスチドにおけるテトラピロール生合成とオルガネラ機能のポストゲノム解析

质体中四吡咯生物合成和细胞器功能的后基因组分析

基本信息

批准号：
19039018
负责人：
河内孝之
金额：
$ 2.69万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

植物細胞は、組織や環境に応じて、プラズチドの機能発現が高度に制御されている。DNAをもつプラスチドの機能制御には、核とプラスチドの協調的な遺伝子発現制御が重要である。本研究では、ヘム・ビリンの代謝異常がフィトクロム変異表現型以外にプラスチドシグナル異常を示すことに注目し、これらの系統のテトラピロールとプラスチド機能制御について解析した。また、陸上植物の進化の鍵となる苔類ゼニゴケに注目し、葉緑体ゲノム複製や維持に関してオルガネラ研究の新たな展開を探った。hy1やhy2などのビリン生合成変異は、フィトクロム機能欠損となるが、CAB遺伝子の発現を指標にみるとgun表現型として知られる機能が見える。フィトクロム発色団として機能しないフィコエリトロビリンの合成酵素の発現により代謝を撹乱した系統においてCAB発現を解析した。この系統は、胚軸伸長に加えて、gun表現型も保持していた。これはヘムプールの蓄積によるフィードバックによってテトラピロール代謝が制御されるためビリン生合成変異はgun表現型を示すという説明、すなわち、ヘムブランチの効果は間接的であるという従来の説明に矛盾する結果であった。ゼニゴケの実験系では、プラスチドDNA上の複製に関連する領域を特定するために、二次元電気泳動を用いた構造解析を行った。プラスチドDNAには、恒常的に機能する複製開始点は存在しない可能性と、複製フォーク障壁として機能する構造がゲノム存在することがわかった。また、ゼニゴケプラスチド形質転換により、雌雄のプラスチド形質転換系統を準備し、野生型と交配した。導入遺伝子による薬剤耐性を指標としてゼニゴケの母性遺伝が明確に示された。プラスチドDNAを定量したところ、精子形成時期にコピー数が著しく減少し、精子では数コピーのDNAが検出されるに過ぎなかった。これは、精子のプラスチドDNA含量の低さが母性遺伝の要因であることを示している。

植物细胞根据组织和环境具有高度调节的塑料功能表达。合作核和质体基因表达控制对于含DNA塑料的功能调节很重要。在这项研究中，我们专注于血红素Virin的代谢异常表现出质体信号异常，而不是植物色素突变体表型，并分析了这些菌株的四吡咯和质体功能调节。我们还专注于苔藓的苔藓，这是陆地植物进化的关键，并探讨了有关叶绿体基因组复制和维持的细胞器中的新发展。 Virin生物合成突变（例如HY1和HY2）会导致植物色素功能缺乏症，但是当CAB基因表达用作指示器时，可以看到称为枪支表型的函数。 CAB表达在破坏新陈代谢的线上分析，这是由于无法用作植物色素发色团的植物CoeryThrovirin合酶的表达。除了下胚轴伸长外，该线还保留了枪支表型。这与解释四吡咯代谢受到下摆池积累的反馈调节的解释是矛盾的，而Virin生物合成突变表现出枪支表型，即下摆分支的作用是间接的。在Sinensis的实验系统中，使用二维电泳进行结构分析，以识别与质体DNA复制相关的区域。已经发现，质体DNA中可能没有组成型功能复制来源，并且存在一个结构的基因组，可以用作复制叉屏障。另外，通过sinensis质体转化制备了雄性和雌性质体转化线，并与野生型交配。使用由转基因引起的耐药性作为指标，清楚地表明了鼻窦苔藓的母体遗传。定量质体DNA时，精子形成过程中拷贝数显着降低，并且仅在精子中检测到几副DNA。这表明精子的低质体DNA含量是母亲遗传的一个因素。