高等植物を用いた老化始源細胞から伝播する老化進行プログラムの顕微分子細胞学的解析

高等植物衰老祖细胞繁殖的衰老进程程序的小分子细胞学分析

基本信息

批准号：
00J08394
负责人：
稲田のりこ
金额：
$ 2.5万
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに私は、イネの子葉鞘を用いてその老朽化及び通気組織形成時における細胞死の課程を組織・細胞・オルガネラレベルで明らかにしてきた。これら二つの細胞の死の進行過程は組織レベルでは大きく異なるものの、細胞レベルでは、極初期におけるプラスチドDNAの分解、プラスチド内部の分解から、終期における液胞の崩壊に至るまで、各現象が保存されていることが明らかになっている(Inada, N. et al., 2002 International Review of Cytology)。2001年より、通気組織における細胞死、及び老化の進行について分子遺伝学的解析を行うため、カリフォルニア大学バークレー校フリーリング研究室において、1年半にわたってイネと同じ単子葉であり、ゲノム構造もよく保存されているトウモロコシの子葉鞘変異体の解析を行った。フリーリング研究室では独自の変異体探索により、子葉鞘が本葉と同様の形を取る変異体(leafy coleoptile, lco)が発見されており、私はすでに、この変異体における子葉鞘は、通常の子葉鞘に比べ老化が著しく遅れることを明らかにしている。これは、lco子葉鞘における維管束系の発達・葉緑体の発達に伴う栄養供給などの、細胞環境の変化によるものと思われる。本年度はこの変異体の遺伝子単離を目的とし、2つの方向からの解析を進めた。(1)lco変異をヘテロで持つ植物(ホモ致死)と、トランスポゾン活性の高い植物との掛け合わせ実験を行い、得られたF1のスクリーニングを行った。約15,000の植物のスクリーニングを行い、3つの候補変異体が得られた。各ラインをそれぞれlcoヘテロ接合体、及びコントロールのインブレッドラインとかけあわせ、確認を行ったが、いずれもlco変異体ではなく、また表現形が次世代に保持されないことがわかった。(2)アメリカにあるトウモロコシストックセンターには、トランスポゾン活性の高い植物との掛け合わせで得られた変異体が保存・維持されている。そのストックの探索により、lcoと同様の表現形を示す子葉鞘変異体を5つ発見した。多くは次世代で表現形が消えたものの、一つはメンデル則に従わないながらも子葉鞘変異体の表現形が4世代目にも保持された。

到目前为止，我已经利用水稻胚芽鞘阐明了衰老过程中的细胞死亡过程以及组织、细胞和细胞器水平上的通气质形成过程。尽管这两种细胞死亡过程的进展在组织水平上有很大差异，但在细胞水平上，从早期质体DNA和质体内部的降解到最后阶段的液泡崩溃，每种现象都是保守的。末期（Inada, N. et al., 2002 International Review of Cytology）。自2001年起，为了对通气组织中的细胞死亡和衰老进程进行分子遗传学分析，我们在1年半的时间里培育了具有与水稻相同的单子叶结构和良好基因组结构的水稻植物。加州大学伯克利分校弗里林实验室分析了保守的玉米胚芽鞘突变体。通过我们自己的突变体搜索，Freeling实验室发现了一个突变体（leafy coleoptile，lco），其中的胚芽鞘具有与真叶相似的形状，而且我已经发现这个突变体中的胚芽鞘是已经被揭示的与胚芽鞘相比，衰老显着延迟。这似乎是由于细胞环境的变化，例如lco胚芽体中血管系统的发育以及与叶绿体发育相关的营养供应。今年，我们旨在分离这个突变体的基因，并从两个方向进行分析。 (1)我们对具有杂合lco突变(同致死)的植物与具有高转座子活性的植物进行杂交育种实验，并筛选得到的F1。筛选了大约15,000株植物并获得了三个候选突变体。每个品系都与lco杂合子和对照自交系杂交进行确认，但发现它们都不是lco突变体，并且表型没有保留在下一代中。 (2)通过与高转座子活性的植物杂交获得的突变体被储存并维持在美国的玉米储备中心。通过搜索库存，我们发现了五个胚芽鞘突变体，它们表现出与 lco 相似的表型。在大多数情况下，表型在下一代中消失，但在一种情况下，胚芽鞘突变体的表型在第四代中保留，尽管它不遵循孟德尔规则。