ポリコーム遺伝子を手がかりとした生活史、特に世代交代進化多様性創出機構の解明

以多梳基因为线索阐明生命史，特别是世代交替、进化和多样性创造的机制

基本信息

批准号：
17657033
负责人：
長谷部光泰
金额：
$ 2.18万
依托单位：
National Institute for Basic Biology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

ポリコームグループ遺伝子は3種類の遺伝子(C3H2型ジンクフィンガー遺伝子、SETドメイン遺伝子、WD40遺伝子)の総称であり、これらがヒストン脱アセチル化酵素と複合体を作って染色体に結合し、染色体の状態を変化させる。シロイヌナズナでは、3種類の遺伝子のうち前2者は複数個がゲノム内に存在し、組み合わせが変わることで異なった発生プログラムを制御している。昨年度のヒメツリガネゴケゲノム解析によって明らかになったシロイヌナズナのVRN2/FIS2/EMF2/EMF2-like遺伝子オーソログであるPpEMF1,2,3、FIE遺伝子オーソログであるPpFIE、MSI遺伝子オーソログであるPpMSI、CLF/EZA1オーソログであるPpCLF遺伝子の遺伝子破壊体を作出した。1倍体組織である原糸体由来のプロトプラストを用いてPpCLFとPpFIEの各々の遺伝子破壊を行ったところ、両者ともに胞子体様の組織を形成した。形質転換後の原糸体はしばらく成長を続けるが、分岐時に胞子体頂端細胞に酷似した細胞が形成され、その後、胞子体初期発生過程と良く類似した細胞分裂様式を行う。胞子体は頂端分裂細胞が分裂活性を持つ時期と柄分裂組織が形成され胞子嚢形成が起こる時期の2段階に分けることができるが、各遺伝子破壊体では、前者の発生段階のみ観察され、後者の発生段階へは移行しなかった。3つのPpFIS遺伝子それぞれの遺伝子破壊体を作製したどれも野生型と区別できなかった。これは、各遺伝子に機能冗長性があるためではないかと考えられ、機能解析には3重遺伝子破壊体の作出が必要であろう。また、各遺伝子のGUS融合ラインを作製し、1倍体で発現していることがわかった。以上より、本研究によりPcG遺伝子がヒメツリガネゴケにおいて世代交代を制御しており、今後の生活史進化研究の鍵となることがわかった。

Polycomb族基因是三类基因（C3H2型锌指基因、SET结构域基因和WD40基因）的统称，它们与组蛋白脱乙酰酶形成复合物并与染色体结合，改变染色体的状态。在拟南芥中，基因组中存在三种基因中前两种基因的多个，不同的组合控制着不同的发育程序。去年的立碗藓基因组分析揭示了拟南芥 VRN2/FIS2/EMF2/EMF2 样基因直向同源物 PpEMF1,2,3、FIE 基因直向同源物 PpFIE、MSI 基因直向同源物 PpMSI 和 CLF/EZA1 直向同源物。某个 PpCLF 基因。当我们使用来自原丝体（一种单倍体组织）的原生质体破坏 PpCLF 和 PpFIE 的基因时，它们都形成了孢子体样组织。转化后，原丝体继续生长一段时间，当其分支时，形成与孢子体顶端细胞极为相似的细胞，然后经历与最初孢子体发育过程非常相似的细胞分裂模式。孢子体可分为两个阶段：顶端分生组织有丝分裂活跃的时期和茎分生组织形成并发生孢子囊形成的时期，但在每种基因破坏的植物中，仅观察到前一个发育阶段，而后者疾病没有进展到发育阶段。三个 PpFIS 基因中每一个的基因破坏体均已被创建，但没有一个与野生型有区别。这被认为是由于每个基因的功能冗余造成的，因此有必要创建一个三重基因破坏子来进行功能分析。我们还为每个基因创建了 GUS 融合系，发现它们以单倍体表达。综上所述，本研究揭示了PcG基因控制苔藓植物Physcomitrella fasciatus的世代更替，这将是未来生活史进化研究的关键。