光合成同化産物の輸送とシグナル伝達の分子機構の解明

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高等植物では光合成同化産物はスクロ-スのかたちで各器官間を移動するが、「スクロースの代謝ならびに輸送の機構」には不明の点が多い。また、光合成機能それ自体も糖によってフィードバック制御されているが、その実体、すなわち「糖センサーとシグナル伝達」の機構についても殆ど明らかではない。本研究は、スクロース、グルコースを中心とする光合成同化物質の代謝・輸送またその制御に関わる糖シグナルの認識・伝達機構の解明を目標とした。1.In situ hybridization法によるOsSUT1mRNAの分布を調べ、この遺伝子の発現が維管束篩部伴細胞に局在すること、また糖によって制御されていることを明らかにした。篩部伴細胞特異的なOsSUT1遺伝子の発現についてGUS融合遺伝子を用いた形質転換イネを作製し、詳細に解析した。2.イネ単糖トランスポーターOsMST1-5のうち、とくにOsMST3,5を中心に研究を行った。酵母発現系を用いて糖輸送速度・基質特異性の詳細を解析した。OsMST3は、グルコース以外にも広く単糖の輸送が可能であり、またエネルギー依存型であることを明らかにした。3.等電点電気泳動と新規活性染色法を組み合わせて、イネ胚における6種類のヘキソースキナーゼアイソフォーム(GK1-3,HK1,2,FK1)の同定を行った。酵素化学的解析よりHK1,2が糖センサー候補であるとの知見を得た。4種類のcDNAのうち、OsHxk1のみが糖によるα-アミラーゼ遺伝子(RAmy3D)の転写制御に関与することを証明した。