オルガネラゲノム工学による新機能性花卉植物の開発

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育種的方法によって新機能性植物を育成しようとする際に,旺盛で均一な生育を示すF_1品種を作出することは極めて効果的である。F_1品種の採種を確実にする方法としては、ミトコンドリアゲノムにコードされている細胞質雄性不稔性を利用することが最も効率的であり、各種の作物で雄性不稔遺伝子が同定されている。しかし、それら雄性不稔性遺伝子がどのような生理的メカニズムで作用するかを明らかにした研究は乏しい。このため、オグラ型雄性不稔性の原因遺伝子であるミトコンドリアのorf138の作用メカニズムを解明し、この遺伝子を各種植物に導入するための基礎としようとした。オグラ型雄性不稔細胞質を持つ植物と持たない植物の間で葯の発達を比較したところ、つぼみの長さ2mmの段階で、雄性不稔個体の葯に形態異常が観察された。そこでこのステージのつぼみにおける遺伝子発現を、アラビドプシスのアレイを用いてマイクロアレーによって解析したところ、雄性不稔個体で特異的に発現が高まる遺伝子が78個、逆に発現が抑えられる遺伝子が182個発見された。発現量に差のあった遺伝子には、葯の形態・発達に関するものの他に、呼吸関連、色素を含む二次代謝関連、転写因子、耐病性等ストレス耐性、植物ホルモン関連、光合成関連等の遺伝子が認められた。これらのうちアントシアン色素、シアン耐性呼吸、脂質代謝に関する遺伝子群は他の雄性不稔性植物においても報告されているものである。現在、雄性不稔個体で特異的に抑制されたフラボノイド合成系酵素の遺伝子について更に詳しい解析を行っている。これらの遺伝子の発現を、植物の葯の発達における代謝経路に位置づけることによって、雄性不稔の原因となる機構を解明することが可能になると考えられる。これは更に多種類の植物での雄性不稔性の利用を促進することにつながると期待される。