遺伝育種学研究室(分子遺伝グループ)
教授 平井篤志
ahirai@ccmfs.meijo-u.ac.jp
研究課題 オルガネラDNAの構造と機能に関する研究

高等植物の細胞には核、葉緑体、ミトコンドリアにDNAがあり、 それぞれ遺伝情報が納められている。この内、オルガネラと呼ばれる葉緑体とミトコンドリアのゲノムは母性遺伝を行い、交雑により遺伝情報を改良することが出来ない。これらはエネルギーに関する重要な機能を持っているので、改良するのとが出来ればその効果は非常に大きいと思われる。

1.イネ葉緑体DNAの構造解析

イネ緑葉から葉緑体DNAを抽出し、その制限酵素断片地図を作製するとともに、全領域をカバーするクローンバンクを作製した。それを基に名大遺伝子実験施設において全塩基配列が決定された。

図1.イネ葉緑体DNA:内側が制限酵素断片地図で外側が遺伝子地図

2.イネミトコンドリアDNAの構造解析

イネの緑葉からミトコンドリアDNAを抽出し、その断片をクローニングし、その中からミトコンドリア遺伝子を持つクローンを選抜した。それらを両方向にウォーキングして遺伝子地図を構築した。

図2:イネのミトコンドリアDNAの構造

  少なくても5種の環状DNAからなり、それぞれ他の環状DNAと部分的に共通の塩基配列をもつ。図は共通の塩基配列部分を重ねて示したもので、ミトコンドリア内で図2のようになっているわけではない。全塩基配列は決定されており、490,520塩基対である。

3.イネにおける葉緑体ゲノムとミトコンドリアゲノムの共通配列

 ミトコンドリアゲノムには葉緑体ゲノムから転位した配列が多数存在する。それらを図3に示す。これらの配列は突然変異を起こしており、機能しない偽遺伝子がほとんどであり、JunkDNAと呼ばれていた。しかし中にはミトコンドリアで発現しており利用されているのやミトコンドリア固有の遺伝子のプロモーターとして働いている配列もあった。このようにミトコンドリアゲノムはDNA断片を外部から取り込みそれを有効に利用していることが明らかになった。

図3.イネ葉緑体ゲノムとミトコンドリアゲノムの共通配列.相同配列部分を同じ色で示した
発表論文(2002−2006)
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