きのこの子実体形成の分子機構の解析

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きのこ類は国内だけでも年間約2300億円もの市場を抱える重要な農産物であり、日本人が好む食材の一つである。しかし、その栽培は従来からの固定的な方法で行われており、画期的な品種や育種法が望まれている。そこで、菌類としては非常に特異な生命現象を示すきのこの生物学的特性を明らかにするため、担子菌類の子実体(きのこ)形成時において特異的に発現する遺伝子について解析を行った。最もポピュラーなきのこの一つシイタケ(Lentinula edodes)において、子実体形成の分子機構を解析するため、cDNA-RDA法を改変した遺伝子サブトラクションを試みた結果、105クローン(子実体原基51クローン、成熟子実体54クローン)の子実体形成過程において特異的に発現する遺伝子cDNA断片の単離に成功した。これらのcDNA断片の塩基配列を解析し予想されるアミノ酸配列についてデータベースを検索した結果、これらcDNAがコードする産物は様々な代謝、タンパク質合成・分解、脂質代謝、細胞構築、胞子形成、シグナル伝達、及びきのこの形づくりなどに係わるタンパク質と高い相同性を示すことが明らかとなった。一方、40クローンについては相同性を示すタンパク質がデータベース上に全く存在しなかったため、子実体形成過程で働くきのこに特異的な新規遺伝子であると考えられた。これらクローンのうち、特に興味深い配列を有する20遺伝子について子実体形成過程における転写発現パターンをRT-PCRにより調べた結果、子実体形成過程を通じて構成的に発現しているもの、胞子形成を行う成熟子実体中にのみ発現しているもの及び子実体発生の初期段階である子実体原基にのみ発現しているもの、の大きく分けて3パターンに分類することが出来た。これら遺伝子及びその産物タンパク質はシイタケの子実体形成過程において重要な役割を担っていると考えられた。