ウイルス感染を介した植物ゲノムDNAのメチル化制御

通过病毒感染控制植物基因组DNA的甲基化

• 批准号: 15028201
• 负责人: 金澤 章
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15028201/
• 关键词: メチル化; ジーンサイレンシング; PTGS; TGS; siRNA; 遺伝子ノックアウト; GFP; ウイルス

核酸の塩基配列の相同性に基づいて遺伝子の不活性化がおきる現象は、相同性依存型ジーンサイレンシングと呼ばれ、さまざまな生物においてみられる。植物細胞においては、転写段階のジーンサイレンシング(transcriptional gene silencing ; TGS)および転写後段階のジーンサイレンシング(post-transcriptional gene silencing ; PTGS)が起きることが知られており、これらはウイルスやトランスポゾンといった外来の核酸分子からゲノムを防御する機構として存在すると考えられている。本研究では、ウイルス感染に関連した、植物ゲノムに存在する遺伝子のプロモーター配列におけるメチル化を介したジーンサイレンシングの制御機構を解析し、植物細胞へのウイルスの感染過程ならびにそれに対する植物細胞の防御機構に関する知見を得ることを目的として以下の研究を行った。第一に、ウイルスベクターを用いて二本鎖RNAを介した植物ゲノムDNAに対するメチル化の誘導を行った。CaMV 35Sプロモーターの制御下でGFPを発現するコンストラクトを導入した植物体にこのプロモーターの部分配列を含むウイルスを感染させたところGFPの蛍光の消失が観察された。ウイルス感染植物の次世代を得て、同様な解析を行ったところ、高頻度でGFPの蛍光の抑制が見られた。さらに、サザン解析等によりメチル化の解析を行ったところ、プロモーター配列をもったウイルスの感染後代において特異的なメチル化が検出された。メチル化の過程が、siRNAを介した機構によって行われている可能性を調べるため、ノーザン解析によりsiRNAの生成を解析した。その結果、プロモーター配列に対するsiRNAの存在が確認され、メチル化がsiRNAを介したものであるという考えと矛盾しない結果を得た。

基于核酸碱基序列的同源性使基因失活的现象称为同源依赖性基因沉默，并且在多种生物体中观察到。众所周知，植物细胞中存在转录基因沉默（TGS）和转录后基因沉默（PTGS），它们是由病毒、转座子等引起的。它被认为是作为保护基因组免受外源核酸侵害的机制而存在。酸分子。本研究分析了植物基因组中与病毒感染相关的基因启动子序列甲基化导致的基因沉默的控制机制，并研究了病毒感染植物细胞的过程以及植物细胞对其的防御机制。进行以下研究的目的是获得有关该机制的知识。首先，我们使用病毒载体通过双链 RNA 诱导植物基因组 DNA 甲基化。当导入在CaMV 35S启动子控制下表达GFP的构建体的植物用含有该启动子的部分序列的病毒感染时，观察到GFP荧光消失。当我们对下一代感染病毒的植物进行类似分析时，我们发现 GFP 荧光经常受到抑制。此外，当通过Southern分析来分析甲基化时，在具有启动子序列的病毒的感染后代中检测到特异性甲基化。为了检验甲基化过程通过 siRNA 介导的机制进行的可能性，我们通过 Northern 分析分析了 siRNA 的产生。结果，确认了针对启动子序列的siRNA的存在，并且获得了与甲基化是由siRNA介导的想法一致的结果。

项目成果

Kazunori Goto: "A simple and rapid method to detect plant siRNAs using nonradioactive probes"Plant Molecular Biology Reporter. 21. 51-58 (2003)

Kazunori Goto：“一种使用非放射性探针检测植物 siRNA 的简单快速方法”植物分子生物学记者。

Jun Abe: "Soybean germplasm pools in Asia revealed by nuclear SSRs"Theoretical and Applied Genetics. 106. 445-453 (2003)

安倍晋三：“核 SSR 揭示的亚洲大豆种质库”理论与应用遗传学。

Jun Abe: "Photoperiod-insensitive Japanese soybean landraces differ at two maturity loci"Crop Science. 43. 1300-1304 (2003)

安倍淳：“光周期不敏感的日本大豆地方品种在两个成熟位点上有所不同”《作物科学》。

Miwa Sakai: "Phylogenetic relationships of the chioroplast genomes in the genus Glycine inferred from four intergenic spacer sequences"Plant Systematics and Evolution. 239. 29-54 (2003)

Miwa Sakai：“从四个基因间间隔序列推断出的大豆属叶绿体基因组的系统发育关系”《植物系统学与进化》。

島本 義也: "農学生命科学(バイオテクノロジー)祖田 修・松田藤四郎編「戦後日本の食料・農業・農村 第10巻 農業および農業教育、普及」"農林統計協会. 552 (2003)

岛本义哉：“农业生命科学（生物技术）苏田修和松田敏郎编辑。“战后日本的食品、农业和农村地区第 10 卷农业、农业教育和推广””农业和林业统计协会 552（2003 年）。