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論文

Roles of arabidopsis ${it AtREV1}$ and ${it AtREV7}$ in translation synthesis

高橋 真哉; 坂本 綾子; 佐藤 修正*; 加藤 友彦*; 田畑 哲之*; 田中 淳

Plant Physiology, 138(2), p.870 - 881, 2005/06

 被引用回数:45 パーセンタイル:26.27(Plant Sciences)

植物はDNA変異原の曝露により生じるDNA損傷の影響を回避するために、さまざまな機構を備えている。DNA損傷乗り越え複製(TLS)はその一つである。近年、誤りがちなDNA損傷乗り越え複製(error-prone TLS)にかかわる、DNAポリメラーゼ$$zeta$$のサブユニット${it REV3}$のシロイヌナズナホモログ(${it AtREV3}$)の遺伝子破壊系統rev3が単離,解析され、植物でもerror-prone TLSの存在が示唆された。本研究では、error-prone TLSで機能していると予想される、シロイヌナズナ${it AtREV1}$, ${it AtREV7}$遺伝子の遺伝子破壊系統(${it rev1}$, ${it rev7}$)の単離,解析を行い、植物のerror-prone TLSについてより詳細な解析を試みた。${it rev1}$は、UV-B, DNA架橋剤に対して感受性を示し、${it rev3}$株のDNA変異原に対する感受性と傾向が似ていた。一方で${it rev7}$は長期間のUV-B, DNA架橋剤に対して感受性を示した。この結果は${it AtREV1}$, ${it AtREV7}$が程度の違いはあるがDNA変異原によって誘導された各種DNA損傷の回避に関与していることを強く示唆しており、植物にも他の生物と同様のerror-prone TLSが存在すると考えられた。

論文

${it p}$-chlorophenoxyisobutyric acid impairs auxin response in arabidopsis root

大野 豊; 大浦 千春*; Rahman, A.; Aspuria, E. T.; 林 謙一郎*; 田中 淳; 内宮 博文*

Plant Physiology, 133(3), p.1135 - 1147, 2003/11

 被引用回数:110 パーセンタイル:7.64(Plant Sciences)

PCIB (パラクロロイソ酪酸)はアンチオーキシンとして知られ、オーキシンの作用を阻害する目的で広く使われている。しかし、その阻害作用の分子メカニズムは十分に明らかにされていない。本研究ではPCIBがIAA, 2,4-D及びNAAによるBA-GUS遺伝子の発現誘導を阻害されることを示した。さらにRNAハイブリダイゼーションやRT-PCRの結果からPCIB はオーキシンによる${it Aux/IAA}$遺伝子の発現も抑制することが示された。また、HS::AXR3-GUS形質転換体おけるGUS活性はオーキシンによるAXR3-GUS融合タンパク質の分解促進のためオーキシン添加で阻害されるが、PCIBはオーキシンとは逆にGUS活性を増強させることが明らかとなった。一方、シロイヌナズナ根におけるPCIBの生理的影響を調べたところ、PCIBはIAAによる側根誘導を阻害し、主根の生長や重力に対する反応も阻害することが明らかとなった。以上の結果から、PCIBは、Aux/IAAの安定性によって制御されているオーキシン情報伝達系を阻害し、オーキシンによる植物の生長制御に影響を及ぼすことが示唆された。

論文

An Ultraviolet-b-resistant mutant with enhanced DNA repair in arabidopsis

田中 淳; 坂本 綾子; 石垣 靖人*; 二階堂 修*; Sun, G.; 長谷 純宏; 鹿園 直哉; 田野 茂光; 渡辺 宏

Plant Physiology, 129(1), p.64 - 71, 2002/05

 被引用回数:69 パーセンタイル:15.22(Plant Sciences)

シロイヌナズナ種子にTIARAの炭素イオンビームを照射し、その後代において紫外線に耐性になる系統を初めて発見した。得られた4系統のうち、uvi1と名付けた系統では、紫外線高濃度環境下で野生株よりも約2倍の成長があったが、形態的には差異がなかった。紫外線損傷DNAの修復機構として明回復,暗修復の存在が植物で知られているが、これについてuvi1の能力を根の伸張テストやELISAで解析したところ、野生株に比べてuvi1は明回復,暗修復ともに向上していた。また、修復酵素であるCPDフォトリアーゼの遺伝子発現を調べたところ、uvi1では発現量が高まっていた。以上の結果から、uvi1では紫外線損傷DNAに対する修復能力が高まっているため、紫外線耐性が付与されたものと考えられる。

論文

Positional effect of cell inactivation on root gravitropism using heavy-ion microbeams

田中 淳; 小林 泰彦; 長谷 純宏; 渡辺 宏

Journal of Experimental Botany, 53(369), p.683 - 687, 2002/04

 被引用回数:31 パーセンタイル:38.62(Plant Sciences)

重イオンマイクロビームを初めて植物に利用し、根の重力屈性の原因を調べた。根の先端部分に直径120ないしは40$$mu$$mのマイクロビームを照射して細胞を不活性化させ、その後根の重力方向を変えることによって、照射部位の細胞の屈性に対する影響を調べた。重力屈性の阻害は、根の最先端部位が最も強く、次に先端の重力下方部が強かった。したがって、本研究から、根は最先端部分で重力を感知し、その信号は重力下方部の細胞組織を通って根元に伝わることが初めてわかった。

論文

Expression pattern of Aux/IAA genes in the iaa3/shy2-1D mutant of arabidopsis thaliana (L.)

大野 豊; 大浦 千春*; 内宮 博文

Annals of Botany, 89(1), p.77 - 82, 2002/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:72.29(Plant Sciences)

シロイヌナズナの半優性変異である${it shy2-1D}$は、元来光形態形成変異として分離されたものであるが、オーキシンに対する反応にも異常が見られる。最近研究により${it SHY2}$遺伝子はオーキシン初期誘導遺伝子群(${it Aux/IAA}$)の一つである${it IAA3}$遺伝子と同一であることが明らかにされた。AUX/IAAタンパク質はARFと結合することが知られているので、iaa3/shy2-1D変異体におけるオーキシン初期誘導遺伝子の発現を調べてみた。RNAハイブリダイゼーションの結果、${it iaa3/shy2-1D}$変異体において、オーキシン初期誘導遺伝子の発現はオーキシンによって増加はするものの、その量は野生型に比べ非常に減少していることが明らかとなった。${it AuxRD-}$GUSを用いた組織化学的解析では、${it iaa/shy2-1D}$変異体では、根端におけるオーキシンによるGUSの誘導は観られなかった。一方、GUSの異所的発現が胚軸や子葉柄,根の維管束組織において、オーキシンを与えない状態で観察された。これらの結果から${it IAA3/SHY2}$はオーキシン初期応答遺伝子の発現に関して、正負の両方の方向に機能することが推定された。

論文

Genetic screening of antiauxin mutants in ${{it Arabidopsis Thaliana}}$

大浦 千春*; Aspuria, E. T.; 大野 豊; 長谷 純宏; 小林 泰彦; 内宮 博文

JAERI-Review 2001-039, TIARA Annual Report 2000, p.67 - 69, 2001/11

アンチオーキシンはオーキシンと類似の構造をもちそれ自身はオーキシン活性を持たないが、オーキシンの受容体との結合を競争的に阻害するものと考えられている。アンチオーキシンを利用することにより、オーキシンの受容に焦点を絞った変異体の探索を行えると考えられる。そこでまずアンチオーキシンのシロイヌナズナの根に対する生理作用を調べた。その結果アンチオーキシンは、オーキシンによる側根形成や遺伝子発現誘導を阻害したが単独でも根の伸張を阻害する生理活性をもつことが明らかとなった。次に、アンチオーキシンの作用機構に関する知見を得るために、イオンビームをシロイヌナズナ種子に照射し、突然変異体を得ることを試みた。約6万個の種子をスクリーニングした結果PCIB耐性株#183が得られた。この突然変異株の生理学的特性を検討したところ、胚軸伸張や側根形成などに異常がみられ、多くのオーキシン関連の変異体と同じような多面的な形態異常が認められた。

論文

Application of real-time RT-PCR quantification to evaluate differential expression of ${it arabidopsis Aux/IAA}$ genes

Liu, J.; 大浦 千春*; Aspuria, E. T.; 大野 豊; 内宮 博文

Chinese Science Bulletin, 46(19), p.1642 - 1645, 2001/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:98.1(Multidisciplinary Sciences)

食物試料中のRNAのおおよその定量にはノーザン法や${it in situ}$ハイブリダイゼーション法などが用いられる。本研究ではより正確にシロイヌナズナにおける${it AUX/IAA}$遺伝子群のmRNAを定量するために、SYBR Green Iと特異的プライマーを用いたリアルタイムRT-PCR法を検討した。その結果、100コピーから100万コピー${it AUX/IAA}$mRNAに対し、標準誤差15%以下の直線的な検量線を得ることができた。モデル実験としてさまざまな化学物質や温度で処理したシロイヌナズナにおける5種のAUX/IAA遺伝子の発現量を解析した。本法は植物中の${it AUX/IAA}$mRNAをナノグラムオーダーで定量できるもっとも高感度で簡便な方法である。

論文

Rearrangements of the DNA in carbon ion-induced mutants of arabidopsis thaliana

鹿園 直哉; 田中 淳; 渡辺 宏; 田野 茂光

Genetics, 157(1), p.379 - 387, 2001/01

イオンビームによって誘発される突然変異の分子機構は全くわかっていない。そこで、シロイヌナズナに炭素イオンビームを照射し、誘発したgl1-3,tt4(C1),ttg1-21の3つの突然変異体から変異遺伝子を単離し、塩基配列の解析を行った。gl1-3突然変異は、第3染色体に存在するGL1遺伝子座とAtpk7遺伝子座間で逆位を起こしており、そのサイズは、2,3百kbpに及ぶものであった。逆位は第2染色体の107bpの挿入をも伴っていた。tt4(C1)突然変異も、2,3百kbp程度の逆位を誘発していた。一方、ttg1-21突然変異では、第3染色体と第5染色体の相互転座に由来するものであった。これら3つの突然変異に共通して観察された現象は、すべての変異が、わずか数塩基のホモロジーを介して再結合されているということであった。また、その接合点では数塩基の欠失も伴っていた。これらの結果から、イオンビームによるDNA損傷は、非相同組換え修復によって変異が誘発していることが示唆された。

報告書

先行基礎工学に関する平成11年度研究概要報告

技術協力課*

JNC-TN1400 2000-003, 0 Pages, 2000/07

JNC-TN1400-2000-003.pdf:13.33MB

機構は、大学及び研究機関(以下「大学等」という。)との研究協力の推進を図るため、平成7年度から先行基礎工学研究協力制度を発足させた。同制度は、平成11年度で5年目を迎え、対象としている研究分野は機構の研究開発に係わるすべての分野に拡大している。同制度は、機構の施設及び設備を主に利用し、機構が取り組むプロジェクト開発に先行した基礎・基盤的研究を大学等との研究協力により推進することを目的とする。同制度では、機構が設定した研究協力テーマに対して、大学等から研究目的を達成する上で必要な研究協力課題及び研究協力者を提案して頂き、外部の専門家を中心とする選考委員会で研究協力課題を選考している。研究協力形態としては、大学等との共同研究の実施又は客員研究員として受け入れる形態を採用している。なお、共同研究又は客員研究員に大学院修士課程・博士課程の学生を研究生として加えることも可能としている。本報告書は、平成11年度に実施した高速増殖炉関係、核燃料サイクル関係及び環境技術関係の先行基礎工学研究に関する49件の研究協力課題の実施結果についてその概要をまとめたものである。なお、49件の研究協力課題のうち、高速増殖炉関係の12件、核燃料サイクル関係の1件及び環境技術関係の4件の合計17件については、平成11年度で終了した。

報告書

放射性物質の植物への移行と影響に関する研究 (放射性物質のシロイヌナズナへの移行と影響に関する研究) -先行基礎工学分野に関する共同研究報告書-

鶴留 浩二; 時澤 孝之; 山田 哲治*; 長柄 収一*

JNC-TY6400 2000-014, 39 Pages, 2000/05

JNC-TY6400-2000-014.pdf:1.35MB

本研究では、放射性物質及びその放射線による植物への影響調査を目的として、植物の遺伝的影響調査及び植物体中の放射線強度分布の測定手法の検討を行った。本研究では遺伝子研究のモデル植物であるシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)を用いて室内実験を行った。尚、本研究は先行基礎工学研究分野に関する研究テーマとして、平成9年度から平成11年度の3年間、岡山大学農学部応用遺伝子工学研究室の山田哲治教授と共同研究で実施したものである(平成9年度は客員研究員)。(1)A.thalianaの遺伝子影響は、鉱さい土壌で生成させたA.thalianaからDNAを抽出しカルコン合成遺伝子及びトランス桂皮酸酵素遺伝子についてシークエンス解析した結果、解析範囲内での遺伝子変異は認められなかった。(2)放射線強度分布の測定手法の検討は、鉱さい土壌で生育させたA.thalianaについてX線フイルムとイメージングプレート(IP)を用いて解析した結果、2手法ともに植物中の放射性物質濃集部位を確認できなかった。本研究により、今後の植物影響評価の基礎となる遺伝子解析操作に関わる一連の手法を習得することができた。

論文

イオンビームで創った植物の紫外線耐性突然変異体

田中 淳

放射線化学, (68), p.26 - 29, 1999/09

イオンビーム照射によって得られた紫外線耐性突然変異体についての総説である。4つの耐性突然変異系統(uvi1$$sim$$uvi4)の紫外線に対する耐性機構を調べると、uvi1では光回復能だけが高く、uvi3では暗回復能だけが高いのに対し、uvi2では両方の修復能が非常に高いことがわかった。一方、uvi4ではどちらの能力も野生株と比べて得に差がないという結果が得られ、4系統がそれぞれ耐性の原因が異なるという興味深い結果が得られている。特に両回復能が高いuvi2では、紫外線によって生じるDNA損傷のCPDと(6-4)型光産物が野生株に比べて速く修復する。さらにuvi2では、修復酵素であるCPDフオトリアーゼの発現が、可視光や紫外線照射下で非常に高いことも最近わかってきており、野生型の正常なUVI2は修復遺伝子の発現を負に制御する遺伝子ではないかと考えている。

論文

Nucleotide sequence of the GLABROUSI gene of arabidopsis thaliana ecotype columbia

鹿園 直哉; 田中 淳; 横田 幸彦*; 渡辺 宏; 田野 茂光*

DNA Sequence, 9(3), p.177 - 181, 1998/00

シロイヌナズナのコロンビア系統からGLI遺伝子を単離し、その塩基配列を決定した。既に塩基配列が決定されていたgl1-2対立遺伝子と塩基配列を比較したところ、gl1-2では2箇所に変異を生じていることがわかった。1つはエキソン3での14塩基対の欠失であり、その変化がgl1-2変異体の変異形質の原因である可能性が高い。もう1つは遺伝子のS'上流域でのTCからCTへの塩基置換である。遺伝子発現に必要であるS'上流域での配列は正確に特定されていないため、このS'上流域での変異が変異形質の原因である可能性は否定できない。本研究で決定したコロンビア系統のGLI遺伝子の塩基配列を、シロイヌナズナの別のエコタイプであるWS系統のGLI遺伝子の塩基配列と比較したところ、幾つかの変化が見られた。これら2つのエコタイプでGLIタンパク質は同様に機能すると考えられるため、配列の変化はGLIタンパク質の機能及び発現に大きく影響しないと思われる。

論文

Molecular analysis of carbon ion-induced mutations in arabidopsis thaliana

鹿園 直哉; 横田 幸彦*; 田中 淳; 渡辺 宏; 田野 茂光*

Genes and Genetic Systems, 73(3), p.173 - 179, 1998/00

 被引用回数:26 パーセンタイル:46.83(Biochemistry & Molecular Biology)

植物におけるイオンビーム誘発突然変異の特徴を調べるため、カーボンイオン(220MeV)によって誘発されたシロイヌナズナの突然変異体をPCR及びサザンブロット法によって解析した。カーボンイオン照射後分離された突然変異体は、gl1突然変異体が2系統、tt4突然変異体が2系統である。これら4つの突然変異体のうち、1つは欠失、2つは転座もしくは逆位、1つは点突然変異であった。以上の結果から、イオンビームは植物において様々な種類のDNAの構造変化を誘発することが示唆された。イオンビームは、新しい突然変異原として、植物の遺伝学や育種学に非常に有用であると考えられる。

論文

The Genomic organization of the arabidopsis 6-4 photolyase gene

坂本 綾子; 田中 淳; 田野 茂光*; 中嶋 敏*; 山本 和生*; 渡辺 宏

Plant Physiol. (Plant Gene Register PGR98-180), 118, 1101 Pages, 1998/00

太陽光のエネルギーを利用して独立栄養を営む植物は有害なUV-Bを含む日光を一日中浴び続けなければならない。紫外線があたると、細胞内のDNA上にシクロブタン型ピリミジダイマー(CPD)や6-4光産物といったDNA損傷が蓄積し、これが転写や複製といった細胞の活性を阻害する。こうした紫外線の作用に対抗するため、植物は独自の防御法を発達させてきている。そのうちの1つであるDNA修復に関しては、これまで植物や微生物で研究されてきた修復酵素のホモログと思われる酵素が、最近高等植物にも存在することが明らかとなった。そこでこの酵素(6-4)フォトリアーゼをコードする遺伝子をシロイヌナズナから単離し、ゲノム上での構造を決定した。その結果、この遺伝子が14個のエクソンによってコードされており、プロモーター構造も他のフォトリアーゼ遺伝子と大きく異なることが明らかになった。

論文

シロイヌナズナとイオンビーム

田野 茂光*

原子力工業, 41(3), p.24 - 26, 1995/00

原子力と基礎研究というテーマの中でイオンビームが生物に与える影響についてシロイヌナズナという植物を用いて研究をする意味についてのべた。その中で研究の背景と材料・特性、研究の意図および目的について論じた。

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