高等植物の葉緑体型を特定できる短いID配列の提案

概要

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植物細胞に含まれる葉緑体は,光合成原核生物であるらん藻の共生により生じたと考えられている(Pa1mer1993)。特に,リボゾームタンパク質遺伝子rpl16とrpl14は,陸上植物の葉緑体の起源を考察する上で興味深い領域の一つである。すなわち,らん藻や紅藻類の葉緑体では,rpl16とrpl14の間に共通な2遺伝子(rpl29とrps17)が介在しているが,陸上植物10種の葉緑体では,rpl29-rps17は欠失し約100塩基のリンカー配列を挟みrpl16とrpl14が隣り合っている(Fig.1)。この事は,原始植物が上陸した時に欠失が生じ,植物の種分化にともないrpl16-rpl14のリンカー配列は単一配列から変異してきたことを示唆している。rpl16およびrpl14は,イネ,タバコ,ホウレンソウの3種の間で84%以上の高い相同性を示したが,リンカー配列のホモロジーは28%と低いことが認められた(Fig.2)。rpl16およびrpl14の保存領域に対する1対のプライマーを作製し,イネ,ヒエ,リンドウ,カシから抽出したDNAをテンプレートとしてPCR反応を行ったところ,約550塩基のDNA断片が増幅され,ダイレクト法により塩基配列を決定できた。そこで,rpl16の終止配列を含む下流50塩基の配列を葉緑体型を特定するためのID(PS-ID)配列として利用できないか検討した。データベース検索および本研究で決定した各葉緑体のPS-ID配列を比較したところ,塩基置換に加え,機能のある塩基配列では起こりにくい短い欠失/挿入およびSlippage等の多様な変異が生じていることが認められた。各PS-ID間の塩基置換を数えたところトウモロコシとヒエで3カ所,インゲンマメとリョクトウで4カ所,ホウレンソウとエノテラで14カ所であった。また,興味深いことにインド型イネは,日本型イネに比べて2力所で3塩基のSlippageが認められた(Table 1)。本研究で提案したPS-ID配列の検出法は,配列の知られていない高等植物種の葉緑体を共通プライマーを用いて解析できる可能性が高く,さまざまな植物についてPS-ID配列を集積しデータベース化できれば,植物系統進化学,古生物学および植物育種等に広く応用できるものと考えられる。
日本育種学会の論文
1997-12-01

高等植物の葉緑体型を特定できる短いID配列の提案

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