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，控制高等植物表现出的各种现象，例如开花期间花药开裂、果实成熟、块茎形成以及抗病虫害的激活。去年利用开花期间不发生花药开裂的拟南芥突变体进行的研究鉴定出DAD1酶，该酶催化茉莉酸生物合成的第一步；它是一种重要的酶，被认为是整个途径中的限速步骤，这是世界上的第一个发现。对于自花授粉植物来说，花药开裂与开花同步对于有效的种子形成非常重要。因此，今年的研究旨在进一步分析如何控制花药开裂。我们将DAD1启动子::GUS融合基因引入拟南芥并分析表达的位置和时间。结果，该基因表现出花丝特异性表达，从开花前两天的芽开始，在开花前一天达到顶峰。 DAD1基因表达的时间几乎与花药室脱水的时间一致，强烈表明茉莉酸通过促进花丝细胞吸收水分来控制水从花药到花丝的移动。。此外，由于在dad1突变体中开花（花瓣伸长）本身被延迟，我们假设茉莉酸不仅在花丝中而且在花瓣细胞中通过吸水促进伸长。基于上述结果，我们提出了一个模型，其中茉莉酸的作用导致花丝和花瓣伸长，导致开花，同时吸水的花药开裂。此外，他们分析了新分离的突变体，发现其中至少有两个是与茉莉酸生物合成相关的基因突变。 OPDA 还原酶是致病基因之一。