Identification of gene networks associated with secondary cell wall layer structure.

鉴定与次生细胞壁层结构相关的基因网络。

基本信息

批准号：
22H02412
负责人：
高田直樹
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Forest Research and Management Organization
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 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

二次壁はセルロースミクロフィブリルの配向角度の違いにより３層に区別される。セルロースミクロフィブリルの配向は表層微小管により制御されており、表層微小管とセルロースミクロフィブリルの配向には同調的な変化が見られる。しかし、二次壁の層構造が構築される過程で表層微小管の配向がどのような分子基盤により制御されているかについて多くの謎が残されている。研究代表者らはポプラを用いた遺伝子スクリーニングの結果、S2層の形成を担う転写因子（TF26およびTF26b）を同定している。そこで、本研究ではTF26/26bを起点としたS2層の形成機構の解明とTF26/26bの進化的機能保存性の解明を試みる。まず、トランスクリプトーム解析によりTF26/TF26bの下流で機能する微小管関連タンパク質の同定を行った。TF26およびTF26bにグルココルチコイド受容体（GR）を連結した融合遺伝子を導入したポプラ過剰発現体（35S:TF26-GR、35S:TF26b-GR）を誘導剤（デキサメタゾン）で処理し、一定時間おきにサンプリングを行った。その後、total RNAを抽出し、次世代シークエンサーを用いて発現遺伝子の情報を取得した。次に、二次壁形成への関与が推定される微小管関連タンパク質（10遺伝子）について、CRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子欠損ポプラの作製に着手した。CRISPR/Cas9用の遺伝子コンストラクトを作製後、ポプラへ形質転換を行い、再生個体が得られた遺伝子についてはゲノム編集パターンの解析を行った。また、TF26/26bの進化的機能保存性を解明するために、スギのTF26/26bオルソログ（２遺伝子）について、CRISPR/Cas9用の遺伝子コンストラクトを作製した後、スギ培養細胞へ形質転換を行い、遺伝子欠損スギの作製に着手した。

根据纤维素微纤维的取向角，次生壁分为三层。纤维素微纤丝的取向受表面微管控制，观察到表面微管和纤维素微纤丝的取向同步变化。然而，关于在次生壁层状结构的构建过程中控制表面微管方向的分子基础仍然存在许多谜团。通过使用杨树进行基因筛查，主要研究人员确定了负责 S2 层形成的转录因子（TF26 和 TF26b）。因此，在本研究中，我们试图从TF26/26b开始阐明S2层的形成机制，并阐明TF26/26b的进化功能保守性。首先，我们通过转录组分析鉴定了在 TF26/TF26b 下游发挥作用的微管相关蛋白。将导入了将TF26和TF26b与糖皮质激素受体(GR)连接的融合基因的杨树过表达子(35S:TF26-GR、35S:TF26b-GR)用诱导剂(地塞米松)处理，并进行取样。然后，提取总RNA并使用下一代测序仪获得表达基因的信息。接下来，我们使用 CRISPR/Cas9 系统创建了微管相关蛋白（10 个基因）基因缺陷的杨树植物，这些蛋白被认为与次生壁形成有关。在创建了 CRISPR/Cas9 基因构建体后，我们将其转化到杨树中，并分析了再生个体中获得的基因的基因组编辑模式。此外，为了阐明 TF26/26b 的进化功能保守性，我们为雪松 TF26/26b 直系同源物（两个基因）创建了 CRISPR/Cas9 基因构建体，然后将其转化到培养的雪松细胞中。缺乏日本雪松。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

nst/snd multiple mutants raise new questions on xylem cell differentiation and secondary cell wall formation.

nst/snd 多重突变体提出了有关木质部细胞分化和次生细胞壁形成的新问题。

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takata Naoki;Tsuyama Taku;Nagano Soichiro;Baba Kei’ichi;Yasuda Yuko;Sakamoto Shingo;Mitsuda Nobutaka;Taniguchi Toru
通讯作者：
Taniguchi Toru

モウソウチクにおけるフェルラ酸転移酵素候補遺伝子PeBAHD1の発現制御に関する転写因子の探索

寻找调节中华木阿魏酸转移酶候选基因PeBAHD1表达的转录因子