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変異誘発効果から見る紫外線及び電離放射線の高等植物に対する影響; シロイヌナズナを用いた突然変異スペクトル解析

Mutational effects of UV and ionizing radiations in higher plants; Mutation spectrum analysis using ${it Arabidopsis thaliana}$

吉原 亮平; 滝本 晃一*; 長谷 純宏; 野澤 樹; 坂本 綾子; 鳴海 一成

Yoshihara, Ryohei; Takimoto, Koichi*; Hase, Yoshihiro; Nozawa, Shigeki; Sakamoto, Ayako; Narumi, Issei

シロイヌナズナの核ゲノムに大腸菌由来の${it rpsL}$遺伝子を持つプラスミドを組み込むことにより、新たな突然変異検出システムを構築し、紫外線や電離放射線の生物影響を遺伝子レベルで明らかにすることにした。本変異検出システムを用いて紫外線誘発変異を解析した結果、主要な紫外線誘発DNA損傷であるシクロブタン型ピリミジン二量体(CPD)に起因すると考えられるG$$rightarrow$$Aトランジション変異の頻度が非照射区に比べて上昇した。次に、CPDを効率的に修復するCPD光回復遺伝子をRNAiにより発現抑制し、紫外線高感受性となったシロイヌナズナを作製した。このRNAi個体を用いて変異スペクトル解析を行った結果、野生型に比べてG$$rightarrow$$A変異の上昇に加えフレームシフト変異の頻度も上昇した。次に、電離放射線による誘発変異を調査するために、$$gamma$$線及び炭素イオンビーム(LET 121.5keV/$$mu$$m)をシロイヌナズナ乾燥種子に照射して、変異スペクトル解析を行った。その結果、$$gamma$$線では炭素イオンビームに比べて、サイズの小さな欠失変異が誘発される傾向があることが示された。

We constructed a mutation detection system by integrating a linearized plasmid DNA that has ${it Escherichia coli rpsL}$ gene into the chromosomal DNA of ${it Arabidopsis thaliana}$. We first analyzed the UV-induced mutation spectrum. The frequency of G to A transitions was increased after the exposure to UV light. To evaluate the effects of photorepair activity for CPDs in maintaining genomic integrity, we constructed RNAi plants in which the expression of CPD photolyase was suppressed. The mutation spectrum analysis in the RNAi plants showed that the frequency of frameshift mutations was increased together with that of G to A transitions. This suggests that the suppression of CPD photorepair not only increase the typical base substitutions but also other kinds of mutations. We next analyzed the mutation spectrum induced by $$gamma$$ rays and carbon-ion beams (LET 121.5 keV/$$mu$$m). The results showed that $$gamma$$ rays tended to induce shorter size of deletions than the carbon ions.

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