Mechanisms preventing of self-pollen tube growth in S-RNase-based self-incompatibility

基于S-RNase的自交不亲和性中阻止自体花粉管生长的机制

基本信息

批准号：
21K06079
负责人：
久保健一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
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

ナス科植物の自殖を防ぐメカニズムである自家不和合性は、非自己由来の雌ずい因子を多数の花粉因子を用いて認識する「非自己認識」機構に基づいている (Science 2010; Nat.Plants 2015)。この機構では、雌ずい因子として機能するS-リボヌクレアーゼ(S-RNase)は、花粉管に対する細胞毒として機能する。一方、花粉因子として機能するS-locus F-boxes (SLFs) は、非自己由来S-RNaseの膨大なバラエティーを認識し、解毒することで、非自己花粉の交配和合性を保障するが、自己由来S-RNaseだけは解毒できないので、自己花粉管の伸長は阻害される。本研究は、この非自己認識型自家不和合性機構における自己花粉管細胞への毒性発揮メカニズムを明らかにすることを目的としている。昨年度は、ペチュニア自家和合生変異株から同定した変異遺伝子、PhML1について、ゲノム周辺領域のDNA配列を単離し、シークエンスを確認した。また、形質転換による機能解析を行うため、PhML1を発現する形質転換ベクターを構築した。PhML1が正常であるにも関わらず、自家和合性となる別の形質転換系統11mを同定し、その遺伝学的背景を確認するため遺伝学的交配実験を行った。その結果、11mの自家和合性の原因は、S遺伝子座自身にあることが判った。和合性系統とのトランスクリプトームの比較解析を行い、S-RNase遺伝子の発現が損なわれていることが和合性の原因であると示唆する結果が得られた。自家不和合性表現型発現時のRNA分解の実態（デグラドーム）を解析するため、自家和合性交配時と自家不和合性交配時のトランスクリプトームをリファレンスゲノムにマップし、授粉後雌ずいに含まれる転写物の鎖長を比較した。結果、両者の鎖長には大きな違いを見いだすことは出来なかった。

自我兼容性是一种防止卵巢科自我增殖的机制，它基于一种“非自我意识”机制，该机制使用大量的花粉因子识别非自我衍生的Peetic因子（Science 2010; Nat.plants 2015）。在这种机制中，起作用的S-核糖酶（S-RNase）（S-RNase）充当花粉管的细胞毒素。另一方面，功能充当花粉因子的S-Ocus F-boxes（SLF）识别和排毒多种非自动S-RNass，从而确保了非自动花粉的交配兼容性，但是由于自体S-RNase不能被解毒，因此可以延长自大管的扩展。这项研究旨在阐明这种非自体不兼容机制在自动卵形管细胞上发挥毒性的机制。去年，将基因组区域周围的DNA序列分离为突变基因PHML1的DNA序列，该突变基因PHML1是从pet petunia自起的突变菌株中鉴定出来的，并确认了序列。此外，为了通过转换进行功能分析，构建了表达PHML1的转换矢量。尽管正常的PHML1，但鉴定出了自发同伴的另一个转化线11M，并进行了遗传交配实验以确认遗传背景。结果表明，11m自动相容性是S基因座本身。进行了具有兼容谱系的转录组的比较分析，结果表明S-RNase基因表达受损是兼容的原因。为了分析自我兼容表型表达期间RNA降解的实际状态（降解组），比较了在授粉后，在自身兼容性和自我兼容性配合过程中的转录组和自我不合适性配对的转录组映射到参考基因组。结果，我们找不到两者的链长度的主要差异。