Molecular mechanisms of the alternative splicing regulation in response to a variable nutrient environment in plants

植物中可变剪接调节响应可变营养环境的分子机制

基本信息

批准号：
22H02230
负责人：
西田翔
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

代表者らはこれまでに、シロイヌナズナにおいて低カリウム耐性に必須な役割を担う転写因子MYB59が、低カリウム条件下において選択的スプライシング制御を介して活性化することを明らかにしてきた。本研究では、MYB59における選択的スプライシング制御に関わる遺伝子を同定し、植物の栄養応答におけるmRNA配列調節の分子機構を明らかにすることにある。（１） MYB59のスプライシング制御に異常を示す変異体のスクリーニング：FLUCスプライシングリポーターを導入した遺伝子組み換え植物を多数作成し、さらにそれらの中からFLUC活性が安定して高く検出される系統を選抜した。これらの系統を背景にした突然変異体集団を作成し、スクリーニングを開始した。（２）GWASによるMYB59スプライシング制御因子の探索：通常栄養条件で栽培された728系統のシロイヌナズナ自然変異系統の葉のRNA-Seqをデータベースより取得し、全系統を対象にMYB59のスプライシングパターンを解析した。そして、得られたデータを形質情報としGWASを実施した。その結果、複数の有意な連関が検出され、その内の一つは液胞膜局在型のカリウムチャネルであるTPK1をコードする遺伝子における多型であった。TPK1の欠損型植物を入手しMYB59のスプライシングパターンを調査した結果、野生型と比較しスプライシングパターンにおける有意な変化が認められ、細胞内のカリウム濃度がMYB59のスプライシングパターンに影響を与えることが予想された。最も強い連関が検出された多型はProtein kinaseをコードする遺伝子上に座乗していた。この変異体を入手しMYB59のスプライシングパターンを調査した結果、野生型と比較しMYB59のスプライシングパターンに有意な変化が認められ、MYB59のスプライシングに関連する新規遺伝子であると考えられた。

代表们此前曾透露，MYB59是一种在拟南芥低钾耐受性中发挥重要作用的转录因子，在低钾条件下通过选择性剪接控制被激活。本研究的目的是鉴定MYB59中参与选择性剪接控制的基因，并阐明植物营养反应中mRNA序列调控的分子机制。 (1)筛选MYB59剪接调控异常的突变体：我们培育了大量引入FLUC剪接报告基因的转基因植物，并筛选出检测到稳定且高水平FLUC活性的品系。我们根据这些菌株创建了突变体群体并开始筛选。 (2)利用GWAS寻找MYB59剪接调节因子：从数据库中获得728个正常营养条件下生长的拟南芥天然突变株系的叶片RNA-Seq，并对所有株系的MYB59剪接模式进行分析。然后，使用获得的数据作为性状信息进行GWAS。结果，检测到了几个显着的关联，其中之一是编码TPK1（一种液泡膜定位钾通道）的基因的多态性。获得 TPK1 缺陷植物并研究 MYB59 的剪接模式，结果发现与野生型相比，剪接模式发生了显着变化，表明细胞内钾浓度影响 MYB59 的剪接模式。关联性最强的多态性位于编码蛋白激酶的基因上。获得该突变体并对MYB59的剪接模式进行研究，结果发现与野生型相比，MYB59的剪接模式发生了显着变化，被认为是与MYB59剪接相关的新基因。