高等植物の形態形成における細胞接着機構の解析

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本研究では、Nicotiana属中で最小のゲノムを持つN.plumbaginifoliaの半数体植物を材料として用い、器官形成能力を失うと同時に細胞の接着性に異常の生じたミュータントの作出と解析を行うことで、ペクチン多糖の構造と機能の理解と細胞接着関連遺伝子の単離をめざした。半数体Nicotiana plumbaginifoliaの葉切片に、ハイグロマイシン(またはカナマイシン)耐性マーカーを有するT-DNAを導入したところ、6.7%のリーフディスクに不定芽形成能力を消失したペースト状のカルスが生じた。そのうち、1株(nolac-H14)では、ペクチンが中葉と細胞壁で激減していた。また、nolac-H14では、ヘミセルロースが主に抽出されてくる4M KOH画分において、アラビノース、ガラクトース、ガラクツロン酸というペクチンを構成する成分が激減し、一方、変異株の培養培地中に、ペクチンを構成する糖成分が多量に検出されたことから、変異株では、本来細胞壁と結合するべきペクチンが培地中にリークしている可能性が示唆された。次に、ペクチンを精製しメチル化分析を行ったところ、正常株ではヘミセルロースと挙動を同じくする(細胞壁に強く結合する)ペクチンが長いアラビナン領域を含んでいるのに対し、nolac-H14では、アラビナンが欠失していることが示された。変異株(6株)からTAIL-PCR法によりT-DNAの近傍のゲノムDNA断片(22個)の単離と部分シークエンスの決定を行ったところ、細胞壁の構成タンパク質であるエクステンシンに相同性の高い遺伝子などが見出された。また、正常株において、この断片を含む遺伝子が発現している事が確認された。