陸上植物オルガネラゲノムの遺伝・維持機構の解明

阐明陆地植物细胞器基因组的遗传和维持机制

基本信息

批准号：
09J00764
负责人：
上田実
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)ゼニゴケを用いた葉緑体ゲノムの母性遺伝異常変異体の選抜昨年度から継続し、葉緑体ゲノムにスペクチノマイシン耐性遺伝子をコードする雄株タグラインを野生型の雌株と交配し、得られた後代をスペクチノマイシン含有選抜培地に生育させ、父方から葉緑体ゲノムが伝達している変異体を探索した。その結果、3ラインの候補株の単離に成功している。現在、単離した候補株において、母性遺伝異常が再現できるか追試を行っている。(2)ゼニゴケにおける葉緑体ゲノムから核ゲノムへの遺伝子転移計測系の確立ベクターを改変する等の試行錯誤を重ねた結果、葉緑体ゲノムに葉緑体ゲノムと核ゲノム双方の形質転換選抜マーカーを導入することに成功した。この形質転換体を作出できたことで、ゼニゴケにおいて葉緑体ゲノムから核ゲノムへどの程度の頻度でDNAの移動が起こるのか計測可能となった。現在、作出した植物体を利用して、各生育ステージ、多様なストレス環境下における葉緑体DNAの核ゲノムへの移行率を測定中である。また、ゼニゴケの葉緑体形質転換系を所属研究室で立ち上げたことによる波及効果として、ゼニゴケ葉緑体NDH複合体破壊株の作出にも成功し、コケ植物におけるNDH複合体の詳細な機能解析が可能となった。(3)ゼニゴケシグマ因子MpSIG1の解析Mpsig1T-DNA挿入変異体の解析から、葉緑体ゲノム上の遺伝子消失(遺伝子転移)がシグマ因子の結合するndhF遺伝子のプロモーター配列の機能分化を促進し、核ゲノムによる葉緑体ゲノム上の遺伝子発現を特異的に制御するメカニズムが明らかとなった。本解析は陸上植物の進化におけるシグマ因子の多様化の一端を明らかにできただけではなく、オルガネラゲノム上の遺伝子が、如何に核ゲノムにコードされている転写因子により遺伝子特異的な転写制御を受けるようになったのか、その詳細に迫った新たな知見である(投稿中)。

(1) Selection of maternal inherited mutants in the chloroplast genome using oxalis moss The following year continued from last year, male strain taglines encoding the spectinomycin resistance gene were mated to the chloroplast genome with wild-type female strains, and the resulting progeny was grown in a selection medium containing spectinomycin, and mutants that were transmitted from the paternal side were searched.结果，已经成功隔离了三条候选菌株。目前，我们正在进行后续测试，以查看在分离的候选菌株中是否可以再现母体遗传异常。（2）建立一个用于测量蓝细菌中叶绿体基因组到核基因组的基因转移的系统，并且由于反复的试验和错误，我们成功地为叶绿体基因组和核基因组成功地引入了转化选择标志物，并将其引入叶绿体基因组。通过能够产生这种转化剂，可以测量DNA转移从叶绿体基因组到蕨苔藓中的核基因组的频率。当前，使用所产生的植物，我们正在测量在生长的每个阶段和多种应力环境中叶绿体DNA转移到核基因组的速率。此外，作为在附属实验室启动叶绿体转化系统的连锁反应，我们成功地产生了破坏叶绿体NDH复合物的菌株，从而允许对苔藓植物中NDH复合物进行详细的功能分析。（3）对MPSIG1T-DNA插入突变体的Sigma因子MPSIG1分析的分析揭示了一种机制，通过这种机制，叶绿体基因组上的基因丧失（基因转移）促进了NDHF基因的启动子序列的功能分化，该启动子序列与基因对基因的相结合，并在基因上构成了基因的核对基因，并以核素为基因组合。该分析不仅揭示了陆地植物进化中Sigma因子多样化的一个因素，而且还提供了新的发现，这些发现详细阐述了细胞器上的基因如何成为由核基因组编码的转录因子（在发布中）的转录因子的基因特异性转录调节。