日本型イネと品種「Jamaica」の間で生じるF1雑種弱勢発生の分子機構

日本水稻和“牙买加”品种之间发生 F1 杂交弱点的分子机制

基本信息

批准号：
19043005
负责人：
久保山勉
金额：
$ 3.78万
依托单位：
Ibaraki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

イネではHWC2の対立遺伝子Hwc2-1とHWC1の対立遺伝子Hwc1-1との遺伝子間相互作用によって雑種弱勢が誘導される(雨宮と明峰1963). 私たちはこの2つの原因遺伝子について単離し、雑種弱勢のメカニズムを明らかにすることを目的に研究を行った, 連鎖地図を基にして遺伝子を絞り込み、それぞれの遺伝子について形質転換体を用いた実験を行った. その結果、Hwc1-1を形質転換することによって人工的に雑種弱勢が誘導できることが確認できた. またHwc1-1しか持たない1塩基多型を日本晴型の塩基に置き換えて, Hwc2-1を持つ日本晴に形質転換を行ったところ弱勢は誘導されなかった. このため, 弱勢が生じるためにはこの1塩基置換が必要であることが明らかになった. 一方, HWC2についてはHwc1-1を持たないイネへ候補遺伝子を形質転換した後, 交配によりHwc1-1を導入し雑種弱勢に関する相補性検定を行った. その結果, 交配によって得られた種子で通常の交配より激しい雑種弱勢が観察され, 候補遺伝子がHWC2であることが確認された. また, Tos17のミュータントパネルのうちHwc2-1候補遺伝子にTos17の挿入あるいはTos17のLTRの挿入がある複数の系統ではHwc1-1を持つ植物との交配で正常な個体が現れた。Hwc2-1の候補突然変異によって弱勢が生じないということからも候補遺伝子がHWC2であることが確認された. 弱勢を生じるHwc2-1のmRNAは弱勢を起こさないKatakutaraの対立遺伝子と1箇所にまとまった4塩基の置換があり, この変異によって2つのアミノ酸に置換が生じていた. この部分をKatakutara型に置換した形質転換体では弱勢が生じなかったため, この塩基置換はHwc2-1が弱勢を誘導するのに必要であることが明らかになった.

在水稻中，杂种优势是由 HWC2 等位基因 Hwc2-1 和 HWC1 等位基因 Hwc1-1 之间的基因相互作用诱导的（Amemiya 和 Akimine 1963），我们进行了研究，目的是阐明弱点的机制。在连锁图上并使用每个基因的转化体进行实验。结果，我们确认可以通过转化Hwc1-1来人为地诱导杂种不情愿。此外，通过将只有Hwc1-1具有的单核苷酸多态性替换为日本晴型的碱基，Hwc2-1在转化时具有Hwc2-1。进入日本晴后，没有诱导出毒力，因此，很明显这种单碱基取代对于毒力的产生是必要的。对于HWC2，将候选基因转化到不具有Hwc1-1的水稻中后，通过杂交育种引入Hwc1-1，并进行杂种抗性互补试验，观察到更严重的杂种抗性，并证实该候选基因具有抗杂性。为 HWC2。在 Tos17 突变体组中，Hwc2-1 候选基因中具有 Tos17 插入或 Tos17 LTR 插入的几个品系在与携带 Hwc1-1 的植物杂交时显示出正常植物。候选基因被确认为HWC2，因为Hwc2-1的候选突变没有引起减毒。导致减毒的Hwc2-1的mRNA与没有引起减毒的Katakutara等位基因聚集在一起。四个碱基的突变导致两个氨基酸的取代。该部分被Katakutara型取代的转化体没有表现出任何弱点。结果表明，这种碱基取代对于 Hwc2-1 诱导无力是必要的。