硫気孔原における極限植物ヤマタヌキランのAl耐性進化の解明

阐明极端植物 Yamatanukiran 在硫孔隙中耐铝性的演变

• 批准号: 22KJ1679
• 负责人: 長澤 耕樹
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1679/
• 关键词: 適応進化; 酸性土壌適応; 低pH耐性; 極限植物

火山生協酸性土壌に生育するヤマタヌキランの低pH耐性の遺伝的基盤を解明すべく比較発現解析による低pH耐性候補遺伝子の網羅的探索を実施した．ヤマタヌキランと姉妹種であるコタヌキランについて，pH（=5.5, 4.5, 3.0, 2.5, 2.0）と処理時間（0, 1, 6, 12, 24時間）の各条件についてそれぞれ５処理区を設定し，根における遺伝子発現量を比較した．その結果，両種で共通して低pH処理（pH=3.0 vs 5.5）に応じて発現量が上昇した遺伝子の中には，先行研究にて低pH耐性とAl耐性に関与することが指摘されていたSTOP1転写調節因子の下流遺伝子が多く含まれていた．その一方で，低pH条件下でコタヌキランに比べてヤマタヌキランで高い発現量を示した遺伝子には，キシログルカンをはじめとした細胞壁形成に関わる遺伝子のほか，細胞内の過酸化水素調整やリグニン合成・細胞壁伸長に関与するクラスⅢペルオキシダーゼ遺伝子が多く含まれていた．また，ゲノムリシーケンスデータを用いて種間で分化した構造変位領域をゲノムワイドに探索したところ，ヤマタヌキランで約400kbの挿入領域が存在することが明らかとなり，その領域に多数のペルオキシダーゼ遺伝子が座乗していた．以上から，種分化以前からSTOP1下流遺伝子が低pHに応答して発現していた一方で，低pH耐性の獲得にはペルオキシダーゼ遺伝子の獲得が重要であった可能性が示唆された．今後はペルオキシダーゼ活性阻害剤を用いてペルオキシダーゼが実際にヤマタヌキランの低pH耐性に関与しているのか検証するほか，QTL解析等から候補遺伝子のさらなる探索を行う予定である．

通过比较表达分析对低ph耐药的候选基因进行了全面搜索，以阐明在火山酸性土壤中生长的Yamatanuki LAN低pH耐药性的遗传基础设施。关于Yamatanuki lan和姊妹物种，Kotanuki LAN，为每个pH的条件设置了5个处理区（= 5.5、4.5、3.0、2.5、2.0）和处理时间（0、6、12、24小时）。表达在。结果，已经指出，根据低pH处理（pH = 3.0 vs 5.5），其表达体积在两个物种中都涉及低pH耐药性和AL耐药性包含Stop1转移调整因子的许多下游基因。另一方面，表明在低ph条件下在yamatanuki lan中表达较高的基因，以及与细胞壁形成有关的基因，例如木糖量，以及细胞中的过氧化氢和木质素合成。涉及细胞壁生长丰富。此外，在使用基因组鸡数据区分物种之间的结构位移区域时，很明显，在Yamatanuki LAN中，插入区域约为400KB，许多Peloxidase基因都坐在该区域它。从以上提出，虽然stop1下游基因在猜测之前对低pHs做出了反应，但重要的是要获得一种耐氧化酶基因以获得低pH抗性。将来，除了检查了使用过氧化物酶活性抑制剂的Yamatanuki LAN是否实际上参与了Yamatanuki LAN的低pH耐药性外，还将从QTL分析中进一步搜索候选基因。

项目成果

日本列島におけるスゲ属2節の種多様性形成要因の解明

日本列岛苔草2属物种多样性形成因素的阐明

• 发表时间: 2022
• 作者: 長澤耕樹;瀬戸口浩彰;牧雅之，沢和浩，堀江健二，永野惇，陶山佳久，松尾歩， 綱本良啓， 阪口翔太
• 通讯作者: 牧雅之，沢和浩，堀江健二，永野惇，陶山佳久，松尾歩， 綱本良啓， 阪口翔太

Two New Natural Hybrids between <i>Carex angustisquama </i>(Cyperaceae) and Related Species from Solfatara Fields in the Tohoku Region, Japan

日本东北地区 Solfatara 田的莎草科 (Carex angustisquama) 与相关物种的两个新自然杂交种

• DOI: 10.18942/apg.202108
• 发表时间: 2021
• 期刊: Acta phytotaxonomica et geobotanica
• 影响因子: 0.5
• 作者: Koki Nagasawa;Kazuhiro Sawa;Hiroaki Setoguchi;Masayuki Maki;Shota Sakaguchi
• 通讯作者: Shota Sakaguchi

Extreme low pH, not Al ³⁺, is a key abiotic stressor for the extremophyte <i>Carex angustisquama</i> (Cyperaceae) in highly acidic solfatara fields

极低 pH 值（而非 Al ³）是高酸性硫磺草田中极生植物 <i>Carex angustisquama</i>（莎草科）的关键非生物应激源

• DOI: 10.1111/plb.13514
• 发表时间: 2023
• 期刊: Plant Biology
• 影响因子: 3.9
• 作者: Nagasawa K.;Fukushima K.;Setoguchi H.;Katsuyama M.;Sakaguchi S.
• 通讯作者: Sakaguchi S.

網羅的発現解析による強酸性 土壌植物ヤマタヌキランの低pH耐性遺伝子の探索

通过综合表达分析寻找高酸性土壤植物Yamatanukiran中的低pH耐受基因

• 发表时间: 2022
• 作者: Koki Nagasawa;Hiroaki Setoguchi;Masayuki Maki;Kazuhiro Sawa;Kenji Horie;Shota Sakaguchi;高木駿;長澤耕樹，瀬戸口浩彰，内藤健，永野惇，石川直子，阪口翔太;長澤耕樹，瀬戸口浩彰，内藤健，永野惇，石川直子，阪口翔太;長澤耕樹，瀬戸口浩彰，内藤健，永野惇，石川直子，阪口翔太
• 通讯作者: 長澤耕樹，瀬戸口浩彰，内藤健，永野惇，石川直子，阪口翔太

Species cohesion of an extremophyte (Carex angustisquama, Cyperaceae) in solfatara fields maintained under interspecific natural hybridization

种间自然杂交下硫磺草田中极生植物（苔草、莎草科）的物种凝聚力

• DOI: 10.1093/aob/mcab069
• 发表时间: 2021
• 期刊: Annals of Botany
• 影响因子: 4.2
• 作者: Koki Nagasawa;Hiroaki Setoguchi;Masayuki Maki;Kazuhiro Sawa;Kenji Horie;Shota Sakaguchi
• 通讯作者: Shota Sakaguchi