イネHSFA1の機能解析とゲノム編集技術を利用した高温耐性イネ作出への応用

水稻HSFA1功能分析及其在基因组编辑技术耐高温水稻生产中的应用

基本信息

批准号：
16H06735
负责人：
大濱直彦
金额：
$ 1.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-08-26 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究ではイネを実験材料として用い、シロイヌナズナにおいて高温ストレス応答のマスターレギュレーターであることが示された転写因子HsfA1が、単子葉類においても同様の機能を持つのか、またその活性制御機構が共通しているのかを明らかにする。同時に、得られた知見を基にして高温ストレス耐性イネの作出も目指す。これまでの研究により、HsfA1が機能を発揮するためには温度依存的活性制御領域（Temperature-dependent repression domain; TDRドメイン）からのHSP70の乖離が必要であることが示されていた。イネHsfA1でもTDRドメインが同様の機能を持つか明らかにするため、イネHsfA1のデリーションシリーズの転写活性化能を評価した。TDRドメインの高いアミノ酸配列保存性にも関わらず、TDRドメインの欠失はイネHsfA1の活性を向上させなかった。イネHsfA1とHSP70の相互作用解析から、HsfA1-HSP70間の相互作用様式がシロイヌナズナとイネでは異なることを示唆する結果が得られており、HsfA1の活性制御における分子メカニズムは植物ごとに異なる可能性が考えられた。植物体内でのイネHsfA1の機能解析、及び高温ストレス耐性イネの作出のために複数の形質転換イネを作出した。ゲノム編集技術を用いることで、イネHsfA1の破壊株を作出することに成功した。現在は変異のキメラ性を解消するため、世代回しを進めている。同時に、シロイヌナズナ及びイネのHsfA1を過剰発現させた形質転換イネの作出と高発現ラインの選抜も行った。GFPタグ付きイネHsfA1過剰発現体を用いた細胞内局在解析から、イネHsfA1は恒常的に核に局在することが示唆された。

在这项研究中，转录因子HSFA1表明，它是Sirini Nazuna中具有较高温大应力响应的主调节器，在单叶中具有相似的功能，其活性控制机制是常见的。同时，目的是根据获得的知识来创建高温度应力的大米。在先前的研究中，需要HSP70与温度依赖性依赖性域（TDR结构域）的差异，以使HSFA1发挥作用。为了阐明TDR结构域在水稻HSFA1中是否具有相似的功能，评估了散元序列的转录激活。尽管对TDR结构域的高度氨基酸序列保存，但TDR结构域的损失并未改善水稻HSFA1的活性。水稻HSFA1和HSP70的相互作用分析表明，HSFA1-HSP70之间的相互作用样式在Sirinnazuna和Rice之间是不同的，而我认为HSFA1活性控制中的分子机制可能会有所不同。创建了多种转化的大米，用于对植物中的水稻HSFA1进行功能分析，并产生高温要胁迫的大米。使用基因组编辑技术，我们成功地生产了米HSFA1破坏了股票。目前，正在促进几代人以消除突变。同时，还选择了过度表达Sirini Nazuna和米饭的HSFA1的转化米饭，还选择了高表达线。 GFP TAG水稻HSFA1使用细胞内部分析表明，米HSFA1不断地定位在核武器中。