単子葉植物イネを用いた光形態形成に関する分子生物学的解析

单子叶水稻光形态发生的分子生物学分析

• 批准号: 09740620
• 负责人: 柘植 知彦
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740620/
• 关键词: 光形態形成; COP1遺伝子; 単子葉植物; イネ; 遺伝子発現; シグナル伝達

「単子葉植物イネを用いたの光形態形成に関する分子生物学的解析」の平成9年度の業績を報告する。これまで植物の光形態形成は、主に双子葉植物で解明されてきた。暗所において明所形態を示すcop1変異体がアラビドプシスから単離され、その遺伝子の解析が進められた。本研究では、これまで遅れていた、単子葉植物の光形態形成機構の解明を目的として、双子葉植物のCOP1遺伝子の相同遺伝子を単子葉植物のイネより単離した。分子生物学的手法を用いて、単離遺伝子の構造的および機能的解析を行い、イネのCOP1遺伝子が高い構造的相同性を示し、植物内で発現していることを明らかにした。その主な成果は以下の通りである。1、イネより、RCOP1遺伝子の全長を単離した。双子葉植物のCOP1遺伝子と比較して、これまでに知られている機能領域が非常によく保存されていることを明らかにした(遺伝子レベルで80%を越える)。これらの機能領域の他にも、新たな機能領域である可能性の高い、保存性の高い領域を複数同定した。2、RCOP1遺伝子はイネのゲノムにおいて、シングルコピーであることを明らかにした。この点により、双子葉植物と同様に、本遺伝子が形態形成のシグナル伝達の要となる遺伝子であることが強く示唆された。3、RCOP1遺伝子がイネにおいて実際に発現していることを、異なる光条件と、暗所において明らかにした。明所と比較して、暗所とfar-red光の下でその発現量が減っている点は、これまでに知らされていた双子葉植物における恒常的発現パターンと異なり、注目に値する。現在、異なる光条件下のイネの形態学的、解剖学的解析と併せて、器官、形態形成を考慮した詳細な発現解析を進めている。以上の成果は随時、国内外学会等にて発表してきた。今後、これらの成果を元に、RCOP1遺伝子をアラビドプシスのcop1変異体と野生型イネに導入する実験を予定している。RCOP1遺伝子の機能的解析によって、単子葉植物の光形態形成に関する分子遺伝学的な解析が更に明らかになると思われる。

我们报告了 1997 年“利用单子叶植物水稻进行光形态发生的分子生物学分析”的结果。迄今为止，植物的光形态建成主要是在双子叶植物中阐明的。从拟南芥中分离出在黑暗中表现出明视形态的 cop1 突变体，并对其基因进行了分析。在本研究中，我们从单子叶植物水稻中分离出与双子叶植物COP1基因同源的基因，旨在阐明单子叶植物的光形态建成机制，这一机制一直被推迟。利用分子生物学方法对分离的基因进行结构和功能分析，结果表明水稻COP1基因具有高度的结构同源性，并且在植物中表达。主要结果如下。 1.从水稻中分离得到全长RCOP1基因。与双子叶植物COP1基因相比，我们发现先前已知的功能区域高度保守（在遗传水平上超过80%）。除了这些功能区域之外，我们还确定了多个高度保守的区域，它们可能是新的功能区域。 2. 研究发现RCOP1基因在水稻基因组中是单拷贝。这强烈表明该基因在形态发生的信号转导中发挥关键作用，类似于双子叶植物。 3.我们发现RCOP1基因实际上在不同光照条件和黑暗条件下的水稻中表达。值得注意的是，与光相比，黑暗和远红光下的表达水平降低，这与迄今为止已知的双子叶植物中的组成型表达模式不同。我们目前正在进行详细的表达分析，考虑器官和形态发生，以及不同光照条件下水稻的形态和解剖学分析。上述成果已在国内外学术会议上发表。基于这些结果，我们计划进行实验，将RCOP1基因导入拟南芥cop1突变体和野生型水稻中。 RCOP1 基因的功能分析有望进一步阐明单子叶植物光形态发生的分子遗传学分析。