ダイズの耐湿性形質である二次通気組織に蓄積するトリテルペノイドの機能解明

阐明在大豆次生通气组织中积累的三萜类化合物的功能，这是一种耐湿性状

• 批准号: 15H06272
• 负责人: 高橋 宏和
• 金额: $ 0.92万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-08-28 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15H06272/
• 关键词: 育種学; 耐湿性; ストレス耐性

ダイズは，土壌中の水分が過剰となる過湿土壌で胚軸や根，根粒といった組織に二次通気組織と呼ばれる白いスポンジ状の組織を形成する．この二次通気組織は，大気中の空気を過湿土壌中の地下部組織へと輸送するための輸送路として機能している．これまでの解析から，ダイズの二次通気組織ではトリテルペノイドの一種であるルペオール，ベツリン，ベツリン酸といいた物資が高蓄積していることが明らかとなっている．そこで本研究では二次通気組織形成時にこれらの物質の蓄積に関与する遺伝子を同定することを試みた．ダイズゲノム中からルペオール合成酵素を2遺伝子，CYP716Aファミリー遺伝子を3遺伝子同定した．これら遺伝子の発現解析を行ったところ，ルペオール合成酵素は1遺伝子が，CYP716Aファミリーの遺伝子は2遺伝子が二次通気組織形成時に高発現していた．これらの遺伝子について組織特異的な発現解析を行ったところ，これらの遺伝子が二次通気組織特異的に高発現していることが明らかとなった．また，これらの遺伝子由来のタンパク質が，ルペオール，ベツリン，ベツリン酸といったトリテルペノイドの合成に関わることも明らかにした．さらに，二次通気組織形成時に発現が誘導される配糖化酵素も同定した．今後は，これら遺伝子の機能解析を行うことで，トリテルペノイドの二次通気組織における役割が明らかになることが期待される．また，遺伝子発現解析に加えて，遺伝解析を行うために二次通気組織を形成するまでの期間が通常の品種よりも早い品種と品種エンレイのF1個体からF2集団を作成した．得られたF2集団を用いてQTL解析を行うことで二次通気組織の早期形成に関わる遺伝子領域の同定とそのダイズ耐湿性への効果が明らかになることが期待される．

大豆在土壤中水分过多的过湿土壤中，在下胚轴、根和根瘤等组织中形成一种白色海绵状组织，称为次生通气组织。这种二级通气结构充当将空气从大气输送到潮湿土壤中的地下组织的输送路线。先前的分析表明，羽扇豆醇、桦木醇和桦木酸等三萜类化合物在大豆的次生通气组织中高度积累。因此，在这项研究中，我们试图鉴定在次生排气管组织形成过程中参与这些物质积累的基因。在大豆基因组中鉴定出两个羽扇豆醇合酶基因和三个 CYP716A 家族基因。当我们分析这些基因的表达时，我们发现羽扇豆醇合酶的一个基因和CYP716A家族的两个基因在次生排气管组织的形成过程中高表达。这些基因的组织特异性表达分析表明，这些基因在次生通气组织中特异地高度表达。我们还发现，源自这些基因的蛋白质参与了羽扇豆醇、桦木醇和桦木酸等三萜类化合物的合成。此外，我们鉴定了一种糖基转移酶，其表达在次生通气组织的形成过程中被诱导。未来，预计这些基因的功能分析将揭示三萜类化合物在次生排气管组织中的作用。除了基因表达分析之外，我们还从品种Enrei的F1个体和比正常品种形成次生通气组织的时间更快的品种Enrei创建了F2群体，以便进行遗传分析。通过使用获得的F2群体进行QTL分析，预计将阐明参与次生通气组织早期形成的遗传区域及其对大豆抗湿性的影响。

项目成果

ダイズの二次通気組織形成時における糖代謝関連遺伝子の発現解析

大豆次生通气组织形成过程中糖代谢相关基因的表达分析

• 发表时间: 2016
• 作者: Zhongyue Zhang;Kunio Awaga;高橋 宏和,柳川 麻子,平賀 勧,島村 聡,中園 幹生
• 通讯作者: 高橋 宏和,柳川 麻子,平賀 勧,島村 聡,中園 幹生