イネ種子発芽を温度に応じて制御する転写調節モジュールの解析

根据温度控制水稻种子发芽的转录调控模块分析

• 批准号: 21K15120
• 负责人: 吉田 英樹
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Fukushima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K15120/
• 关键词: 発芽; GWAS; ゲノム; 植物ホルモン; シグナル伝達; アブシジン酸; 転写制御因子

植物の一生において最も重要なイベントの一つである発芽について、食糧生産において非常に重要な穀物であり、モデル植物であるイネを材料として、温度依存的な発芽調節機構についてGWASを用いて解析することを本研究課題の目的としていた。これまでに、イネ164品種の15℃条件および30℃条件における発芽の程度を表現型としたGWAS解析により、11番染色体に座上する遺伝子GF14hにおける4bpのindelがが温度依存的な発芽調節に関わることを見出した。さらに、GF14hがbZIP型転写因子OREB1およびペプチドホルモンとして機能するHd3aと同じファミリーに属するMFT2と三者複合体を形成すること、そしてOREB1の転写活性化能をGF14hが阻害し、MFT2はさらにそのGF14hによる転写抑制能を阻害することを見出した。さらに形質転換植物を用いて、GF14hがアブシジン酸（ABA）シグナル伝達を介して30℃において発芽調節に関わることを明らかにした。本年度において、GF14hがOREB1のC末端のリン酸化部位を認識することでOREB1と結合することが、上述のGF14hならびにMFT2によるOREB1の転写活性化能の制御に関わっていることを明らかにした。一方で、これらの結合自体は温度変化には依存していないことから、GF14hの機能の温度による変化は、アブシジン酸シグナル伝達の温度依存性に依ると推測した。上述のOREB1-GF14h-MFT2モジュールによる転写調節メカニズムおよび発芽制御におけるGF14h遺伝子の機能を明らかにした論文を「Nature Cummunications」誌に投稿し、掲載された。GWASを行うために収集したイネの多型情報、ならびにGWAS解析のために収集したイネ品種の表現型解析によりABAシグナル伝達に関わると思われる新規関連遺伝子および多型情報を取得した。

发芽是植物生命中最重要的事件之一，利用 GWAS 来分析水稻（一种模式植物和粮食生产中非常重要的谷物）的温度依赖性发芽调节机制。这就是本研究课题的目的。迄今为止，以发芽程度为表型的164个水稻品种在15℃和30℃条件下的GWAS分析表明，位于11号染色体上的GF14h基因中的4bp插入缺失在温度依赖性发芽调控中发挥作用。我发现了一些相关的东西。此外，GF14h 与 bZIP 型转录因子 OREB1 和 MFT2 形成三联复合物，该复合物与 Hd3a 属于同一家族，具有肽激素的功能，我们发现这会抑制 GF14h 的转录抑制能力。此外，利用转基因植物，我们发现 GF14h 通过脱落酸 (ABA) 信号传导参与 30°C 的发芽调节。今年，我们发现GF14h通过识别OREB1的C端磷酸化位点与OREB1结合，参与上述GF14h和MFT2对OREB1转录激活能力的调节。另一方面，由于这些键本身不依赖于温度变化，我们推测温度引起的 GF14h 功能变化取决于脱落酸信号转导的温度依赖性。阐明上述OREB1-GF14h-MFT2模块的转录调控机制以及GF14h基因在萌发控制中的功能的论文已提交至《Nature Cummunications》杂志并发表。通过对GWAS收集的水稻多态性信息以及对GWAS分析收集的水稻品种的表型分析，获得了被认为参与ABA信号转导的新的相关基因和多态性信息。

项目成果

Two bHLH transcription factors affect sprouting by regulating the level of ABA

• DOI: 10.1038/s41588-022-01238-1
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Nature Genetics
• 影响因子: 30.8
• 作者: Hideki Yoshida;M. Matsuoka

イネ種子発芽を温度に応じて制御する転写調節モジュールの解析

根据温度控制水稻种子发芽的转录调控模块分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉田 英樹;平野 恒;矢野 憲司;Fanmiao Wang;森 政樹;川村 真結子;纐纈 永里子;服部 将子
• 通讯作者: 服部 将子