葯が裂開しない表現型を指標にしたジャスモン酸シグナリング関連遺伝子の単離と解析

以花药不开裂表型为指标分离分析茉莉酸信号相关基因

基本信息

批准号：
12740437
负责人：
石黒澄衛
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

ジャスモン酸は開花時における葯の裂開、果実の成熟、塊茎の形成、病害虫抵抗反応の活性化など高等植物の示すさまざまな現象を制御する生理活性物質である。開花時に葯の裂開が起こらないシロイヌナズナの突然変異体を用いた昨年度の研究で、ジャスモン酸生合成の最初の段階を触媒する酵素DAD1を同定していたが、この酵素はジャスモン酸の生合成経路全体の律速段階だと推定される重要な酵素であり、世界に先駆けての発見となった。さて、自家受粉する植物にとって葯の裂開が開花と同調することは、効率よく種子形成を行うために重要なことである。そこで、葯の裂開がどのような仕組みで制御されているかさらに解析することを目的として本年度の研究を行った。DAD1プロモーター::GUS融合遺伝子をシロイヌナズナに導入し、発現場所と時期を解析した。その結果、この遺伝子は花糸に特異的な発現を示し、開花2日前の蕾から発現が始まり、開化前日にピークに達した。DAD1遺伝子が発現する時期は葯室の脱水が進行する時期とほぼ一致しており、ジャスモン酸が花糸の細胞に吸水を促すことによって葯から花糸への水の移動を制御していることが強く示唆された。また、dad1突然変異体では開花(花弁の伸長)そのものも遅れることから、ジャスモン酸が花糸だけでなく花弁の細胞にも吸水による伸長を促すと推定した。以上の結果をもとに、ジャスモン酸の作用で花糸や花弁が伸長して開花が起き、それと同時に水を吸い出された葯が裂開するというモデルを提唱した。このほか、新しく単離した突然変異体についても解析を行い、そのうち少なくとも2個がジャスモン酸生合成に関する遺伝子の突然変異であることを明らかにした。そのうちの1個の原因遺伝子はOPDA reductaseであった。

茉莉酸是一种生理活性物质，可控制较高植物所表现出的各种现象，例如在开花，水果成熟，块茎成熟，块茎形成和害虫耐药反应激活的过程中。在去年的一项研究中，鉴定出了在开花期间不裂开花药的拟南芥突变体的研究，DAD1被鉴定出催化茉莉酸生物合成的第一阶段的酶，这是一种重要的酶，这是一种重要的酶，认为这是整个生物合成途径的速率限制步骤，并且是jasmonic酸和jasmonic酸的定义。现在，对于自授生植物，对于花药裂解，与开花同步以有效形成种子很重要。因此，今年的研究是为了进一步分析动脉分解的控制。 DAD1启动子:: GUS融合基因被引入拟南芥，并分析了表达的位置和时间。结果，该基因在纱线中表现出特殊的表达，其表达在开花前两天开始在芽中，在开放前一天达到了峰值。表达DAD1基因的时期几乎与花药腔室中脱水的时期相同，并且强烈建议茉莉酸通过促进纱线细胞的吸水来调节水从花药到无定形线的运动。此外，由于在DAD1突变体中开花（花瓣延伸）本身会延迟，因此估计Jasmonate不仅可以通过吸水来促进纱线，还可以通过吸水来促进花瓣细胞。基于上述结果，我们提出了一个模型，在该模型中，茉莉酸的作用会导致纱线和花瓣生长，从而导致开花，同时裂开了已经从水中吸出的花药。此外，还分析了新分离的突变体，表明其中至少两个是与茉莉酸生物合成有关的基因中的突变。这些致病基因之一是OPDA还原酶。