Molecular cloning and characterization of grains quality stabilization for enhancement of environmental adaptability

提高环境适应性的谷物品质稳定的分子克隆和表征

基本信息

批准号：
21K05868
负责人：
星野友紀
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

穂発芽耐性の有用アリルの探索とその分子機構の解明を目的に、コシヒカリ（Ksh）と穂発芽耐性の強いインド稲品種Nona Bokra（Nona）を用いたQTL解析によって、第1染色体短腕に座乗する穂発芽耐性qSdr6が見出された。本年度は、qSdr6の候補領域内に2つ存在したQTLのうち、qSdr6bに着目した解析を行った。ファインマッピングの候補領域内で非同義置換が確認されたGeneAとGeneCのどちらかが責任遺伝子であると考えられた。発現解析の結果、KshとNIL間で発現量が異なったGeneAが責任遺伝子の可能性が高いと考えられた。GeneAについて、イネ科近縁種とのアミノ酸配列の相同性を比較したところ、Ksh型アリルが広く保存されていたため、Nona型アリルが変異型であると予想された。このことから、NILにおけるGeneAの発現量低下は、Nona型変異によるGeneAの機能の低下あるいは消滅に起因することが推察され、qSdr6bの責任遺伝子はGeneAであると考えられた。RAP-DBより、GeneAは機能未知のタンパク質をコードしていたが、シロイヌナズナの相同遺伝子はグルコースシグナルの調節因子として機能していることが報告されており、イネでも同様な機能が推察された。興味深いことに、外因性グルコースによる発芽試験より、休眠時におけるNIL(qSdr6b)の種子発芽は、KshやNIL(qSdr6a)と比べて高いグルコース感受性を示したことから、qSdr6bの責任遺伝子はGeneAであることが強く示唆された。以上より、穂発芽耐性遺伝子qSdr6b/GeneAはグルコースシグナル伝達を介したABAの高蓄積により、穂発芽耐性を示すと考えられた。

为了寻找对穗萌发抗性有用的等位基因并阐明其分子机制，我们利用具有强穗萌发抗性的印度水稻品种越光（Ksh）和诺娜博克拉（Nona）进行了QTL分析，鉴定了位于穗萌发抗性的等位基因。 1号染色体短臂。发现qSdr6对穗萌发具有抗性。今年，我们重点分析了qSdr6b，其中qSdr6候选区域内有两个QTL。在精细作图候选区域内确认了非同义取代的GeneA或GeneC被认为是负责基因。表达分析的结果认为，Ksh 和 NIL 之间表达水平不同的 GeneA 很可能是负责基因。当比较GeneA与禾本科物种的氨基酸序列同源性时，Ksh型等位基因广泛保守，因此Nona型等位基因被预测为突变型。由此推断，NIL中GeneA表达量的降低是由于Nona型突变导致GeneA功能降低或消失所致，并认为GeneA是qSdr6b的责任基因。从 RAP-DB 中，GeneA 编码了一种功能未知的蛋白质，但拟南芥中的同源基因已被报道具有葡萄糖信号调节器的功能，并且在水稻中也推断出类似的功能。有趣的是，使用外源葡萄糖的发芽测试表明，与 Ksh 和 NIL (qSdr6a) 相比，休眠期间 NIL (qSdr6b) 的种子发芽表现出更高的葡萄糖敏感性，表明 GeneA 是 qSdr6b 的负责基因。由上可知，认为穗萌发抗性基因qSdr6b/GeneA由于通过葡萄糖信号转导而大量积累ABA而表现出穗萌发抗性。