UV-Bに超耐性を示す変異体の解析と遺伝子の単離

A Mutation in gene, which promotes the progression of endoreduplication, confers an increased tolerance against UV-B light

長谷 純宏; Trung, K. H.*; 松永 司*; 田中 淳

Hase, Yoshihiro; Trung, K. H.*; Matsunaga, Tsukasa*; Tanaka, Atsushi

われわれは、植物の紫外線防御機構を解明するため、UV-Bに対して感受性及び耐性を示すシロイヌナズナの変異体を選抜してきた。uvi4(ultraviolet-B insensitive 4)変異体は UV-B照射下での生育量が野生型に比べて最大2倍以上であり、紫外線に超耐性を示す。紫外線感受性を左右する主な要因として知られるDNA損傷の修復能並びに紫外線吸収物質の含量については、野生型との差が見られなかった。uvi4の胚軸では野生型よりも核内倍加が1回多く進むこと,葉においては核内倍加が野生型よりもやや早く開始され、またその進行が速いことがわかった。UVI4は機能未知の塩基性タンパクをコードしており、分裂活性の高い組織で強く発現していた。これらの結果から、UVI4は核内倍加サイクルの進行を負に制御する因子であり、UVI4遺伝子の変異により倍数性が上昇することが、uvi4変異体のUV-Bに対する超耐性の原因であることが示唆された。

We have isolated and characterized an ultraviolet-B resistant mutant, uvi4, of Arabidopsis. The fresh weight of uvi4 plants grown under supplemental UV-B light was more than twice of that of the wild type. No significant difference was found in the ability to repair the UV-B-induced cyclobutane pyrimidine dimmers or in the amount of UV-B absorptive compounds, both of which are well known factors that contribute to UV sensitivity. Positional cloning revealed that the UVI4 gene encodes a novel basic protein of unknown function. The UVI4 gene is expressed mainly in actively dividing cells. We found that the hypocotyls cells in uvi4 undergo one extra round of endoreduplication. The uvi4 mutation also promoted the progression of endoreduplication during leaf development. Tetraploid Arabidopsis was hyperresistant to UV-B than diploid Arabidopsis. These results suggest that the enhanced polyploidization is responsible for the increased UV-B tolerance of the uvi4.