師部で発現する遺伝子の網羅的単離と発現解析

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植物の師部は、光合成産物の輸送やシグナル分子の輸送など、植物の生育や生存にとって重要な役割を果たしている。師部の機能を遺伝子のレベルで解明することで、様々な遺伝子工学的応用が期待できる。しかし、これまでに師部をターゲットとした発現遺伝子の単離と解析は行われてこなかった。この研究は、師部組織を材料として発現遺伝子を網羅的に単離し、その遺伝子の発現を解析することで、師部の機能の解明を試みるものである。昨年度までに、師部細胞から単離された未解析cDNAクローンの配列を解析し、これらが10個の遺伝子の断片DNA配列を含んでいたことを明らかにした。また、これらの遺伝子の組織特異的発現を解析したところ、一部の遺伝子については師部での優先的な発現が認められた。特に、転写因子遺伝子ファミリーのひとつNACファミリーに属する遺伝子ONAC300は、新規に発見された遺伝子であり、師部と茎頂分裂組織で発現していることを明らかにした。ONAC300は師部と茎頂分裂組織における遺伝子発現の制御に関わっていると推察される(kusano et al. Molecular Genetics and Genomics,2005)本年度は、昨年度に加えてさらに10個の遺伝子の断片DNA配列を師部細胞由来cDNAクローンから発見した。特にスフィンゴ脂質の代謝に関わる遺伝子については、昨年度発見されたスフィンゴ脂質C4ハイドロキシラーゼ遺伝子(OsDSH1)に加え、スフィンゴシンキナーゼ遺伝子という二種類のスフィンゴ脂質生合成のキー遺伝子を発見した。OsDSH1は機能未知な植物型スフィンゴ脂質の生合成酵素をコードしており、師部に加えて分裂組織や柱頭で発現していた。また、形質転換植物を用いた解析で、OsDSH1の発現は低温環境におけるイネの生存に顕著な影響を与えることが明らかとなった。植物型スフィンゴ脂質は温度環境への適応に重要な役割を果たしていることが推察される。この遺伝子の利用による低温耐性植物の作出に関する特許を現在出願中である。