イネのアルミニウム耐性遺伝子の単離と耐性機構の解明

水稻耐铝基因的分离及耐铝机制的阐明

基本信息

批准号：
17658036
负责人：
馬建鋒
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Okayama University
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

本年度は以下のような成果を得た。1.単離したイネアルミニウム感受性突然変異体als1を用いて、Morin染色などにより細胞内アルミニウムの濃度や局在性を調べた結果、野生型イネと比べ、変異体イネの根の皮層細胞内に高濃度のアルミニウムが観察された。50μMのアルミニウムで3時間処理して、野生型と変異体の根の先端(0-1cm)のアポプラスト液を採集し、アルミニウムの濃度を測定した結果、外液のアルミニウム濃度より高い濃度が検出されたが、野生型と変異型との間に顕著な差は認められなかった。2.単離したアルミニウム耐性遺伝子Als1の機能解析を行った。定量的RT-PCRでAls1の発現パターンを調べた結果、Als1遺伝子の発現はわずか2時間のアルミニウム処理によって誘導された。またアルミニウム処理濃度の増加に伴って、Als1遺伝子の発現量も増加したが、30μMで飽和になった。Als1遺伝子は根の先端だけではなく、基部にも発現していた。Als1の抗体を作成し、Als1の組織局在性を調べた結果、Als1は根の先端においてすべての細胞に、基部側において表皮細胞以外のすべての細胞に局在していた。またAls1プロモーターの制御下にAls1とGFPの融合遺伝子をイネに形質転換し、Als1の局在性を観察したところ、抗体染色と同じ結果を得た。しかも、Als1は細胞膜に局在していることを明らかにした。Als1はATP結合ドメンだけを有するABCトランスポーター様タンパク質をコードしていることから、Als1はアルミニウムの細胞内への進入もしくは細胞内に入ったアルミニウムを外へ排出することに関与している可能性がある。

今年，我们取得了以下成果。 1. 利用分离的水稻铝敏感突变体als1，通过桑色素染色等研究了细胞内铝的浓度和定位。结果，与野生型水稻相比，突变体水稻的根皮层细胞中发现了铝观察到高浓度的铝。用50 μM铝处理3小时后，收集野生型和突变体根尖（0-1 cm）的质外体液并测量铝浓度，发现铝浓度高于外部铝浓度。然而，野生型和突变型之间没有观察到显着差异。 2.对分离的铝耐受基因Als1进行功能分析。通过定量RT-PCR检查Als1的表达模式，结果发现Als1基因表达仅通过铝处理2小时就被诱导。此外，随着铝处理浓度的增加，Als1基因的表达水平也增加，但在30μM时达到饱和。 Als1基因不仅在根尖表达，也在根部表达。我们创建了 Als1 抗体并研究了 Als1 的组织定位。结果，Als1 定位于根尖的所有细胞以及除根部表皮细胞之外的所有细胞。此外，当我们用Als1启动子控制下的Als1和GFP融合基因转化水稻并观察Als1的定位时，我们获得了与抗体染色相同的结果。此外，还发现Als1定位于细胞膜。由于Als1编码仅具有ATP结合结构域的ABC转运蛋白样蛋白，因此Als1可能参与铝进入细胞或将铝排出细胞。