mitoTALENを用いた雄性不稔性発生メカニズムの解明

使用 mitoTALEN 阐明雄性不育机制

基本信息

批准号：
21H02169
负责人：
風間智彦
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

細胞質雄性不稔性（CMS）は，ハイブリッド種子生産を支える基盤として農業上重要な形質として知られている．近年，mitoTALENを用いることでミトコンドリアゲノム上に存在する遺伝子のノックアウトが可能であることが明らかにされた．この技術を用いることで， WA型・RT102型CMSイネのCMS原因遺伝子候補であるorf352をノックアウトしても，自殖による種子稔性が回復しないことが明らかとなったことより，このCMSイネのミトコンドリアには，他にもCMS原因遺伝子が存在することが考えられた．一方，なぜCMS原因遺伝子が発現することで不稔を引き起こすのか？については，いまだに統一した見解は示されていない．そこで，本研究ではmitoTALENによって稔性の回復した系統とCMS系統を材料として，CMSがなぜ起こるかを明らかにすることを目的として，①WA型・RT102型CMSイネの新たなCMS原因遺伝子の同定②レトログレードシグナルによって変化する核遺伝子の探索を行うこととした．今年度は，①の新たなCMS原因遺伝子の同定のために，orf352をノックアウトして，花粉の形態が回復した個体のミトコンドリアゲノムの構造を明らかにしようとした．mitoTALENによるミトコンドリア遺伝子のノックアウトを行うと，大規模なゲノム構造の再編成が起こることが知られている．今回材料とした系統においても，再編成が起こっており，ショートリードでのNGS解析では，構造の決定ができなかった．②の核遺伝子の発現パターン調査の一環として，orf307をノックアウトして稔性が回復した系統とCW型CMSイネ，それぞれの核遺伝子型背景となったジャポニカ品種のT65の3系統について，成熟花粉を含む葯よりRNAを抽出して，RNA-seqを行なった．現在，データの解析を行なっているところである．

细胞质雄性不育（CMS）被认为是支持杂交种子生产的重要农业性状。最近，研究表明使用 mitoTALEN 可以敲除线粒体基因组中存在的基因。使用这项技术，我们发现，即使我们敲除 WA/RT102 CMS 水稻中的 CMS 候选基因 orf352，通过自交的种子育性也没有恢复。人们认为线粒体中还存在其他 CMS 致病基因。。另一方面，为什么 CMS 致病基因的表达会导致不育呢？对此目前尚无统一意见。因此，在本研究中，我们以通过mitoTALEN恢复育性的品系和CMS系作为材料，旨在阐明CMS发生的原因1)在WA型和RT102型CMS水稻中鉴定出新的CMS致病基因2)；我们决定寻找被逆行信号改变的核基因。今年，为了鉴定新的 CMS 致病基因 (1)，我们尝试敲除 orf352，并阐明花粉形态已恢复的个体的线粒体基因组结构。众所周知，用 mitoTALEN 敲除线粒体基因会导致基因组结构大规模重排。作为本研究材料的菌株也发生了重排，并且无法通过短读长 NGS 分析确定其结构。作为②中核基因表达模式研究的一部分，我们从三个品系中收集了成熟花粉：一个品系通过敲除orf307、CW CMS水稻和T65（一种作为核基因型背景的粳稻品种）而恢复了育性。从花药中提取 RNA 并进行 RNA-seq。我们目前正在分析数据。