高等植物を用いた老化始源細胞から伝播する老化進行プログラムの顕微分子細胞学的解析

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これまでに私は、イネの子葉鞘を用いてその老朽化及び通気組織形成時における細胞死の課程を組織・細胞・オルガネラレベルで明らかにしてきた。これら二つの細胞の死の進行過程は組織レベルでは大きく異なるものの、細胞レベルでは、極初期におけるプラスチドDNAの分解、プラスチド内部の分解から、終期における液胞の崩壊に至るまで、各現象が保存されていることが明らかになっている(Inada, N. et al., 2002 International Review of Cytology)。2001年より、通気組織における細胞死、及び老化の進行について分子遺伝学的解析を行うため、カリフォルニア大学バークレー校フリーリング研究室において、1年半にわたってイネと同じ単子葉であり、ゲノム構造もよく保存されているトウモロコシの子葉鞘変異体の解析を行った。フリーリング研究室では独自の変異体探索により、子葉鞘が本葉と同様の形を取る変異体(leafy coleoptile, lco)が発見されており、私はすでに、この変異体における子葉鞘は、通常の子葉鞘に比べ老化が著しく遅れることを明らかにしている。これは、lco子葉鞘における維管束系の発達・葉緑体の発達に伴う栄養供給などの、細胞環境の変化によるものと思われる。本年度はこの変異体の遺伝子単離を目的とし、2つの方向からの解析を進めた。(1)lco変異をヘテロで持つ植物(ホモ致死)と、トランスポゾン活性の高い植物との掛け合わせ実験を行い、得られたF1のスクリーニングを行った。約15,000の植物のスクリーニングを行い、3つの候補変異体が得られた。各ラインをそれぞれlcoヘテロ接合体、及びコントロールのインブレッドラインとかけあわせ、確認を行ったが、いずれもlco変異体ではなく、また表現形が次世代に保持されないことがわかった。(2)アメリカにあるトウモロコシストックセンターには、トランスポゾン活性の高い植物との掛け合わせで得られた変異体が保存・維持されている。そのストックの探索により、lcoと同様の表現形を示す子葉鞘変異体を5つ発見した。多くは次世代で表現形が消えたものの、一つはメンデル則に従わないながらも子葉鞘変異体の表現形が4世代目にも保持された。