高等植物ミトコンドリアゲノム形質転換系の確立

高等植物线粒体基因组转化体系的建立

• 批准号: 05J12041
• 负责人: 藤本 優
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J12041/
• 关键词: ミトコンドリア; ゲノム形質転換法

本年度の研究によって得られた知見を以下に記す。(1)遺伝子銃を用いたシロイヌナズナ巨大化ミトコンドリアに対する遺伝子導入処理前年度に作出に成功した巨大化ミトコンドリアを持つシロイヌナズナ成葉に対して、遺伝子銃を用いたミトコンドリアへの遺伝子導入を試みた。遺伝子導入処理には、ミトコンドリアatp6遺伝子発現調節領域によるGFP遺伝子の発現誘導を想定したベクターを用いて行った。しかし、ミトコンドリア内において導入遺伝子の発現を検出することは出来なかった。この結果を受けて、その原因の追究と技術的な改善を達成する為、以下の研究を行った。(2)巨大化ミトコンドリア内における核様体構造の解析ミトコンドリア内へ導入された遺伝子が正常に発現するためには、その核様体近傍への導入が必須の条件である。しかし、巨大化ミトコンドリア内における核様体のサイズが野生型と同程度であるとすれば、遺伝子導入に用いる金粒子のサイズとの関係上、直接的な遺伝子が導入困難であると予測される。そこで、超巨大化ミトコンドリア内の核様体サイズを検証した。Syber Green 1を用いた観察の結果、シロイヌナズナ成葉における超巨大化ミトコンドリア内の核様体は野生型と比べ、2〜3倍程度の直径を持つことが明らかとなった。しかし、細胞当りの核様体シグナルの数は減少しており、ミトコンドリア核様体への遺伝子導入の障壁となっている可能性が考えられた。(3)卵細胞ミトコンドリアを可視化したシロイヌナズナの作製高等植物の卵細胞ミトコンドリアに関して、これまでの先行研究から、その形態が巨大かつその内部に大量のDNAが包含されていることが報告されている。そこで本研究では、レーザーマイクロインジェクション法によるこの卵細胞ミトコンドリアへの直接的な遺伝子導入を目指し、まず卵細胞ミトコンドリアを特異的に可視化した形質転換シロイヌナズナ系統を作製した。ミトコンドリア内へ導入された遺伝子が正常に発現するためには、その核様体近傍への導入が必須の条件である。しかし、巨大化ミトコンドリア内における核様体のサイズが野生型と同程度であるとすれば、遺伝子導入に用いる金粒子のサイズとの関係上、直接的な遺伝子が導入困難であると予測される。そこで、超巨大化ミトコンドリア内の核様体サイズを検証した。Syber Green 1を用いた観察の結果、シロイヌナズナ成葉における超巨大化ミトコンドリア内の核様体は野生型と比べ、2〜3倍程度の直径を持つことが明らかとなった。しかし、細胞当りの核様体シグナルの数は減少しており、ミトコンドリア核様体への遺伝子導入の障壁となっている可能性が考えられた。(3)卵細胞ミトコンドリアを可視化したシロイヌナズナの作製高等植物の卵細胞ミトコンドリアに関して、これまでの先行研究から、その形態が巨大かつその内部に大量のDNAが包含されていることが報告されている。そこで本研究では、レーザーマイクロインジェクション法によるこの卵細胞ミトコンドリアへの直接的な遺伝子導入を目指し、まず卵細胞ミトコンドリアを特異的に可視化した形質転換シロイヌナズナ系統を作製した。

This year's research findings are noted below. (1)In the previous year, the successful completion of the amplification process was performed in the first year of the amplification process. Gene introduction process is carried out in the regulatory domain of GFP gene expression. In addition to the above, it is possible to introduce a new gene into the brain. The results of this study were analyzed, and the reasons for this study were investigated. (2)The analysis of the nuclear structure of the giant nuclear body and the necessary conditions for the introduction of nuclear particles into the nuclear body are discussed. In the case of large, large, and small nuclear particles, it is difficult to predict whether they are wild-type or not, and whether they are directly introduced into the gene. The core of the super-large computer is tested. Syber Green 1 is used to observe the results, such as ultra-large size, 2 ~ 3 times the diameter of the nucleus in the wild type, and the diameter of the nucleus in the wild type. The possibility of a barrier to the introduction of nuclear DNA into cells is examined. (3)The egg cells of higher plants are visualized and studied in advance. The morphology of the egg cells is large and the internal DNA of the egg cells is contained in large quantities. In this study, the direct gene transfer of the egg cell vector was studied, and the specific visualization of the egg cell vector was carried out The conditions necessary for the normal occurrence of nuclear DNA in the presence of nuclear DNA are as follows In the case of large, large, and small nuclear particles, it is difficult to predict whether they are wild-type or not, and whether they are directly introduced into the gene. The core of the super-large computer is tested. Syber Green 1 is used to observe the results, such as ultra-large size, 2 ~ 3 times the diameter of the nucleus in the wild type, and the diameter of the nucleus in the wild type. The possibility of a barrier to the introduction of nuclear DNA into cells is examined. (3)The egg cells of higher plants are visualized and studied in advance. The morphology of the egg cells is large and the internal DNA of the egg cells is contained in large quantities. In this study, the direct gene transfer of the egg cell vector was studied, and the specific visualization of the egg cell vector was carried out

项目成果

Loss of the rp132 gene from the chloroplast genome and subsequent acquisition of a preexisting transit peptide within the nuclear gene in Populus

杨树叶绿体基因组中 rp132 基因的丢失以及随后在核基因内获得预先存在的转运肽

• 发表时间: 2007
• 期刊: Gene 402
• 作者: Ueda;M.;Fujimoto;M.;Arimura;S.I.;Murata;J.,Tsutsumi;N.;and Kadowaki;K.I
• 通讯作者: K.I

植物細胞工学シリーズ22号 「新版 植物の細胞を見る実験プロトコール」1-4 共焦点レーザー顕微鏡

植物细胞工程系列第22期《新版植物细胞观察实验方案》1-4 共焦激光显微镜

• 发表时间: 2006
• 作者: 藤本 優;堤 伸浩;有村 慎一
• 通讯作者: 有村 慎一

Mitochondrial Fission Regulator, DRP3B Does Not Regulate Cell Death in Plants.

线粒体裂变调节剂 DRP3B 不调节植物细胞死亡。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Annals of Botany (in press)
• 作者: Keiko Yoshinaga;Masaru Fujimoto;Shin-ichi Arimura;Nobuhiro Tsutsumi;Hirofumi Uchimiya;Maki Kawai-Yamada
• 通讯作者: Maki Kawai-Yamada

Conservation and diversification of meristem maintenance mechanism in Oryza sativa:: Function of the FLORAL ORGAN NUMBER2 gene

• DOI: 10.1093/pcp/pcl025
• 发表时间: 2006-12-01
• 期刊: PLANT AND CELL PHYSIOLOGY
• 影响因子: 4.9
• 作者: Suzaki, Takuya;Toriba, Taiyo;Hirano, Hiro-Yuki
• 通讯作者: Hirano, Hiro-Yuki

Mitochondrial Fission Regulator, DRP3B Does Not Regulate Cell Death in Plants

线粒体裂变调节剂 DRP3B 不调节植物细胞死亡

• 发表时间: 2006
• 期刊: Annals of Botany 97
• 作者: Keiko Yoshinaga;Masaru Fujimoto;Shin-ichi Arimura;Nobuhiro Tsutsumi;Hirofumi Uchimiya;Maki Kawai- Yamada
• 通讯作者: Maki Kawai- Yamada