新奇ゲノム編集技術によるシロイヌナズナFT遺伝子のcis-element解析

利用新型基因组编辑技术对拟南芥 FT 基因进行顺式元件分析

基本信息

批准号：
21K06233
负责人：
賀屋秀隆
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Ehime 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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06233/
关键词：
ゲノム編集シロイヌナズナ FT 花成シスエレメント SpCas9-NGv1 遺伝子発現制御

项目摘要

本申請研究では，FT 遺伝子のゲノム上のcis-elementをゲノム編集技術により直接編集し，native状態でのcis-elementの機能解明をおこなっている．これまでにFTの翻訳開始点から5.3kb上流にあるCCAAT配列（CCAAT1と命名）に変異導入することに成功している．CCAAT1より500bp上流のCCAAT0と, 2kb, 2.3kb, 4.2kb下流にあるCCAAT3, CCAAT4, CCAAT8への変異導入にも成功し，FT発現解析および花成測定もおこなってきた．これまでの成果より，同じCCAAT配列でありながら，CCAAT1のみがFT遺伝子の発現制御において重要な働きを担っていることが明らかになりつつある．今後，変異体の単離が難航しているCCAAT2, CCAAT5-7の各変異体の単離を目指す．並行して，CCAAT以外のcis-elementとして翻訳開始点近傍にあるE-box, CORE1, CORE2の変異体の単離も進めてきた．これらの各単独の変異では明確な花成への影響は見られなかったが，CORE1; CORE2の二重変異体ではFT遺伝子の発現量の低下と劇的な花成遅延が観察された．これらの結果を踏まえ，今後CCAAT1;CORE1とCCAAT1;CORE2の二重変異体，CCAAT1;CORE1;CORE2三重変異体を単離・解析することで，それぞれのcis-elementがどの程度花成制御に寄与しているのかを明らかにする．シロイヌナズナのFT遺伝子は他の植物の花成制御においても普遍的に機能する．FT遺伝子の発現制御についても，植物種間で保存され機能しているcis-elementが明らかになれば身近な栽培品種でも，ゲノム編集技術により花成を容易に制御出来ると考えている．

在这项研究中，我们利用基因组编辑技术直接编辑FT基因基因组上的顺式元件，并阐明顺式元件在其天然状态下的功能。到目前为止，我们已经成功地将突变引入位于FT翻译起始位点上游5.3 kb的CCAAT序列（命名为CCAAT1）。我们还成功地将突变引入CCAAT1上游500bp的CCAAT0以及下游2kb、2.3kb和4.2kb的CCAAT3、CCAAT4和CCAAT8，并进行了FT表达分析和开花测量。根据迄今为止获得的结果，越来越清楚的是，尽管它们具有相同的CCAAT序列，但只有CCAAT1在调节FT基因的表达中发挥重要作用。今后，我们的目标是分离CCAAT2和CCAAT5-7的每个突变体，而分离突变体一直很困难。与此同时，我们还分离了 E-box、CORE1 和 CORE2 的突变体，它们是翻译起始位点附近除 CCAAT 之外的顺式元件。尽管这些单独的突变对开花没有明显影响，但 CORE1；CORE2 双突变体显示 FT 基因表达减少，开花显着延迟。根据这些结果，我们将分离并分析 CCAAT1;CORE1 和 CCAAT1;CORE2 的双突变体，以及 CCAAT1;CORE1;CORE2 的三突变体，以确定每个顺式元件对开花调节的贡献程度。拟南芥 FT 基因在控制其他植物的开花方面具有普遍的功能。关于FT基因表达的调控，我们相信，如果我们能够识别植物物种之间保守且有功能的顺式元件，我们将能够利用基因组编辑技术轻松控制熟悉的品种的开花。