イネ貯蔵タンパク質遺伝子の胚乳特異的発現を制御するシス制御配列の同定

イネ貯蔵タンパク質遺伝子の胚乳特異的発現を制御するシス制御配列の同定

タイトルイネ貯蔵タンパク質遺伝子の胚乳特異的発現を制御するシス制御配列の同定
要約 イネの主要な貯蔵タンパク質遺伝子のグルテリン遺伝子群の胚乳特異的発現はプロモーター間で保存されている少なくとも3種の共通配列組み合わせによって制御されている。
担当機関農業生物資源研究所 生物工学部 遺伝子操作研究室
連絡先0298-38-8373
区分(部会名)生物資源
専門バイテク
研究対象稲類
分類研究
背景・ねらい 遺伝子操作によりイネ種子タンパク質成分の改良のためには、胚乳特異的発現を人為的に制御できるシステムの構築が不可欠である。胚乳特異的発現を人為的に制御できるシステムが確立されたならば、種子成分の改良や種子中に外来遺伝子産物を効率良く発現・集積させることを容易に行うことができるようになる。そこでこのようなシステム構築のために、イネ貯蔵タンパク質の中で最も発現量の多いグルテリン遺伝子の胚乳特異的発現に必要な制御配列の同定を行った。
成果の内容・特徴
  1. グルテリン遺伝子の胚乳特異的発現は、転写開始点から200bp上流域の間にある配列により制御されていることが明らかにされた。
  2. これら領域の中にあるグルテリン遺伝子群間で保存された3種の共通配列(AACAモチーフ、GCN4モチーフ、ACGTモチーフ)の組み合わせにより胚乳特異性は決定されていた(図1)。
  3. GCN4モチーフは胚乳特異性を決定するキー配列として機能しており、この配列を少なくとも3回直列に連結すると胚乳特異的発現が形質転換体イネ種子で再現された(図2)。
  4. AACAモチーフは胚乳特異的発現には不可欠であるが、それ自身では胚乳特異的発現を再現させることはできない。このモチーフは胚乳組織以外での発現をおさえ、胚乳組織では他の制御配列と結びついて活性化する配列であることが示された。
成果の活用面・留意点 単離されたグルテリンプロモーターを用いて、外来の有用遺伝子を胚乳組織特異的に発現させることが可能になる。今後、同定された制御配列を利用することによりプロモーター活性を高めたり、厳密に胚乳特異性を保持することのできるプロモーターが開発される。またこれらの胚乳特異的発現に関わる特異的制御配列を利用することにより、人為的胚乳プロモーターの構築が可能となる。
具体的データ
図1
図2
予算区分科・COE、バイテク[バイテク育種]
研究期間1998~1998
発表論文1)Wu, C-Y.,Suzuki, A., Washida, H.and Takaiwa, F.(1998) The GCN4 motif in a rice glutelin gene is essential for endosperm-specific gene expression and is activated by Opaque-2 in transgenic rice plants. Plant J. 14: 673-683
2)Wu,C-Y., Adachi,T., Hatano,T., Washida,H.,Suzuki,A.and Takaiwa, F. (1998) Promoters of rice storage protein genes direct endosperm-specific gene expression in transgenic rice. Plant Cell Physiol. 39: 885-889
3)Takaiwa, F. (1999) Structure and expression of rice seed storage protein genes In Molecular Biology of Rice, ed by Shimamoto, K. p179-199 Springer-Verlag , Tokyo
4)Washida H, Wu C-Y, Suzuki A, Akihama T, Harada K.and Takaiwa, F. (1999) Identification of cis-regulaotry elements required for the endosperm-specificexpression of rice storage protein glutelin gene. Plant Mol. Biol. 40:1-12
発行年度1998
収録データベース研究成果情報

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