アミロプラストの分化過程における色素体遺伝子の発現制御とその分子機構

淀粉体分化过程中质体基因表达调控及其分子机制

基本信息

批准号：
05740476
负责人：
酒井敦
金额：
$ 0.64万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

タバコ培養細胞BY-2は、オーキシン(2,4-D;0.2mg/l)を含む通常培地中では未分化な原色素体をもつが、オーキシンを含まずサイトカイニン(BA;1mg/l)を添加した改変培地に植え継ぐと、細胞内の色素体は大量のデンプンを蓄積し、約48時間でアミロプラストへと分化する。このアミロプラスト分化誘導系を用いて、アミロプラストの分化過程における色素体遺伝子の発現制御様式を解析した。アミロプラスト分化過程では細胞数はほとんど増加せず、細胞当たりの色素体数、色素体DNAコピー数も分化過程を通じてほぼ一定であった。この過程における色素体遺伝子の転写活性の変化を調べるため、経時的に色素体核を単離し、そのin vitro転写活性を測定した。単位DNAあたりの転写活性は誘導開始6時間後に一過的に上昇した後急速に低下し、48時間後には誘導開始時の25%程度に減少した。9種類の代表的な色素体遺伝子の転写活性の変動をハイブリダイゼーションにより調べたところ、atpA,atpB,rpoB,petB,rbcL,rpl16,23SrRNA遺伝子の転写活性は一過的に上昇した後、誘導開始時の数%にまで減少するが、psbA(光化学系II反応中心32kDaタンパク質遺伝子)とpsaA-B(光化学系Ip700アポタンパク質A1/A2遺伝子)の転写活性はアミロプラスト分化過程を通じて比較的高く、誘導開始時の30-50%に保たれることが分かった。さらに、色素体転写産物蓄積量の変化を調べたところ、多くの色素体遺伝子の転写産物量は誘導開始直後に一過的に上昇した後、そのまま一定の値を保つか漸減したのに対し、psbaおよびpsaA-B転写産物量はアミロプラスト形成過程を通じて増加を続けた。転写産物蓄積量の変化とin vitro転写活性の変化は概ね一致する。しかし、多くの色素体遺伝子の転写活性が著しく低下した後においてもそれらの転写産物量は比較的一定のレベルを保っていることから、アミロプラストにおける転写産物の分解速度は極めて遅いことが示唆された。

烟草培养细胞 BY-2 在含有生长素 (2,4-D; 0.2 mg/l) 的正常培养基中具有未分化的原生质体，但当传代培养到补充培养基中时，它们不含生长素并含有细胞分裂素 (BA; 1 mg/l)。在改良培养基中，细胞内质体积累大量淀粉并在约48小时内分化成淀粉体。利用这种淀粉体分化诱导系统，我们分析了淀粉体分化过程中质体基因表达的调控。在淀粉体分化过程中，细胞数量几乎没有增加，每个细胞的质体数量和质体DNA拷贝数在整个分化过程中几乎保持恒定。为了检查在此过程中质体基因转录活性的变化，我们随着时间的推移分离了质体核并测量了它们的体外转录活性。每单位DNA的转录活性在诱导开始后6小时短暂上升，然后迅速下降，48小时后下降至诱导开始时水平的约25%。当我们通过杂交检查九个代表性质体基因的转录活性变化时，我们发现atpA、atpB、rpoB、petB、rbcL、rpl16和23S rRNA基因的转录活性短暂增加，然后诱导开始降低至a。百分之几的时间然而，psbA（光系统II反应中心32kDa蛋白基因）和psaA-B（光系统Ip700脱辅基蛋白A1/A2基因）的转录活性在整个造粉体分化过程中相对较高，并维持在30-50%的水平。我发现它正在滴水。此外，当我们研究积累的质体转录物数量的变化时，我们发现许多质体基因的转录物数量在诱导开始后立即短暂增加，然后保持在恒定值或逐渐减少。 psaA-B 转录本在整个造粉体形成过程中持续增加。转录物积累的变化和体外转录活性的变化通常是一致的。然而，即使许多质体基因的转录活性显着降低，这些转录物的数量仍保持在相对恒定的水平，这表明淀粉体中转录物的降解速度极其缓慢。