2004年度 後期第5,6回 細胞生物学セミナー
日時 ： 10月12日（火） 16：30～
場所 ： 総合研究棟6階 クリエーションルーム
Cloning and
characterization of irregular xylem (irx4):
a severely lignin-deficient mutant of
Arabidopsis
Jones L., Ennos R. and Turner S. R.
(2001)
Plant J. 26 , 205-216
リグニンは複雑な芳香族化合物の重合体で植物の二次細胞壁に特徴的な成分である。植物の器官に堅さを与え、機械的にサポートするリグニンは細胞壁を疎水性にし、水を通さないように機能している。しかしながら、二次壁の構造や細胞壁の物理的な性質または機能を生み出しているリグニンの働きは十分には解明されていない。細胞壁のリグニン量を変化させることがリグニンの機能を解明するためには有用であると考えられ、そのためにリグニン合成系の個々のステップが注目された。現在までにリグニン合成に必要な酵素をコードする遺伝子はさまざまな植物種において解析されている。そこで本研究において筆者たちはシロイヌナズナのリグニン合成の変異体であるirx4 を同定し、その特徴づけとクローニングを行った。
まずつぶれた木部の表現型からirx4 を同定し、特徴づけを行った。irx4 の細胞壁の性質を調べるために組織化学的な解析を行ったところ、リグニン含量の減少が示唆された。そこでリグニン含量の減少を確認するため、チオグリコール酸によるリグニンの定量を行った。その結果、成熟したirx4 のリグニン含量は同時期の野生型に比べ50%減少した。またセルロースとヘミセルロース含量についても解析を行ったが変化は見られなかった。リグニン含量の減少が細胞壁の形態に与える影響を調べるため、茎の横断切片を微分干渉観察および透過型電子顕微鏡観察を行ったところ、irx4
では細胞壁は非常に膨張し、でこぼこしていた。このような細胞壁の微細構造の変化が、細胞壁の物理的性質に与える影響について調べたところ、茎を構成する物質の堅さを示す「屈曲モジュール」と強度の尺度である「屈曲の最大ストレス」は野生型と比較して、irx4 では発達を通して劇的に減少していた。
次にirx4 のマップポジションの決定を行った結果、第一染色体上の20.7cMと26.2cMの区間に位置していることがわかった。スタンダードPCRを行ったところ、irx4 の周辺領域にわたる3つのYACクローンに存在する350bpの同一な配列が得られ、irx4 の領域にはシナミル-CoA還元酵素 (CCR) と相同な遺伝子の存在が示唆された。irx4 遺伝子がCCR遺伝子と一致することを確かめるため、irx4 ｣=<�<�<�<�;�;�;�:�:�:�:�;�=�<�;�;�:�:�:�;�<�<�<�<�<�<�;�<�<�<�;�=�?､??�??｡A･CｧGｫIｱLｶOｹPﾂPﾈRﾉSﾊSﾉRﾍTﾍUﾓWﾑYﾐZﾕZﾓYﾔWﾓYﾑYﾎWﾕVﾚVﾖVﾓTﾍQﾇPﾃOｽKｼGｵHｷHｷHｹIｸIｺIｺHｻGｼHｹHｳGｳEｳEｯEｫDｫDｪCｬBｯCｯCｬBｪAｧBｪBｮCｬDｭCｭBｬBｭBｮBｪAｦ@､?｢?｢>｢=｢;:�9�8�6�6�4�3�2�2�1�1�1�1�0�0�0�/.//}/|0y/|/{/{0{/z/x/|0{.x-t.x.y.z.y.z-x.x.u/x/y0x0w2}3�7�:�=�?�B､EｭHｳJｺLｾNﾂNﾂMｽKｺIｶEｫB｡>�:�6�1�/}.w,s*m*j)i'f&c&c%b%`$]$[$[�$Z�$[�"X�"W�!V� T� S� P� S� S� Q� P� Qﾟ Nﾟ Oﾛ Nﾛ Oﾘ Nﾕ Lﾑ Kﾑ Kﾑ Jﾕ Jﾘ Hﾘ Iﾕ Hﾎ Iﾈ Gﾋ Hﾋ Hﾋ Iﾈ Lﾋ Iﾎ Hﾎ Hﾋ Gﾎ Iﾎ Jﾑ Iﾕ Gﾕ Jﾑ Kﾎ Lﾋ Lﾎ LﾑMﾕ Jﾕ Gﾕ Gﾑ GﾎDﾈAﾁBｺBｺAｷBｴAｱ?ｷAｾ@ｷAｱAｴCｷDｷBｷ@ｷ@ｴ@ｴ@ｱAｴ@ｷ=ｴ>ｭ@ｭ>ｪ<ｧ;<;�8�9�876�7�7�7�7�7�6�7�6�6�6�5�4�4�2�3�1�3�2�2�1�0�/�0�/�//�/�.�/�.�//.|.|/|-.----|-|-y,v-r.y-|-|-y-y-v-y,y*v+o+r+v+v+r+v*y)v*r*r)r)v)v*y*|*v+o+r)v*v)r)r)r*r)o(