植物の酵素多型と適応的分化の分子的基礎

植物酶多态性和适应性分化的分子基础

基本信息

批准号：
07740660
负责人：
寺内良平
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07740660/
关键词：
分子集団遺伝学 Pgi オニドコロ野生植物 DNA塩基配列

项目摘要

ヤマノイモ属植物オニドコロの野生集団を材料にアロザイム分析をおこなったところ、解糖系の酵素フォスフォグルコースイソメラーゼ(PGI)遺伝子座において高いヘテロザイゴシテイが観察された。近畿地方の24集団において、3つの対立遺伝子Pgi-a、Pgi-b、Pgi-cがともに高い頻度(それぞれ0.31、0.34、0.31)で存在した。このような現象は、酵素多型が突然変異と遺伝的浮動のバランスで保たれているとする突然変異の中立説によっては説明しにくい。そこでこの遺伝子座に変異が維持されている機構を知る目的で、DNA塩基配列を比較し、分子集団遺伝学的解析をおこなった。得られた結果は以下の通りである。(1)オニドコロPgi遺伝子cDNA全長の塩基配列(1701bp)を、アロザイム遺伝子型のわかっている10個体(20遺伝子座)、オニドロコ近縁種2種各1個体(ヒメドコロおよびカエデドコロ)について決定し比較した。(2)その結果、全部で8塩基座位(2座位は同義置換、6座位は非同義置換)に変異が見いだされた。非同義置換をおこしている6座位のうち2位座(335および714塩基座位)が3つのアロザイム型(Pgi-a、Pgi-b、Pgi-c)の分化をもたらしていることがわかった。(3)オニドコロ近縁種2種のPgi遺伝子cDNAでは、335および714塩基座位にオニドコロPgi-bと共通の塩基が見られた。このことはオニドコロにおいてPgi-bが最も古い対立遺伝子であり、Pgi-aとPgi-cが、Pgi-bから各1アミノ酸置換で生じたことを示している。(4)さらにアロザイム遺伝子型のわかっている15遺伝子についてイントロンの塩基配列を比較したところ、Pgi-bのアロザイム型をもつハプロタイプ間に最も高い塩基多様度観察された。Pgi-aとPgi-cの塩基多様度は同程度である。またこの情報をもとに遺伝子系統樹を作成すると、Pgi-bのうちあるものはPgi-aと、またPgi-bのうち別のものはPgi-cとグループをつくることも明らかになった。これらの情報から、Pgi-aとPgi-cは、Pgi-bから同じ頃に出現し、集団中に頻度を増してきたことがわかった。(5)Pgi遺伝子領域において、Tajima(1989)のテストは、突然変異の中立説を棄却しなかったが、Mcdonald&Kreitman(1991)のテストでは、同義置換と非同義置換とを比較した時、オニドコロ種内に有意に多い非同義置換が観察された。現在Pgi遺伝子座に自然選択が働いている可能性を探るために、Pgi-a、Pgi-b、Pgi-cのcDNAをin-vitro expressionの系で発現させて、酵素活性の比較をおこなっているところである。

当对薯蓣属植物的野生种群进行等位酶分析时，在糖酵解酶磷酸葡萄糖异构酶（PGI）的基因位点观察到高杂合性。三个等位基因 Pgi-a、Pgi-b 和 Pgi-c 在近畿地区的 24 个人群中出现频率较高（分别为 0.31、0.34 和 0.31）。这种现象很难用突变中性理论来解释，该理论认为酶多态性是在突变和遗传漂变之间保持平衡的。因此，为了了解该位点突变维持的机制，我们比较了DNA碱基序列并进行了分子群体遗传分析。得到的结果如下。 (1)确定了Pgi基因cDNA的全长核苷酸序列(1701 bp)，并比较了10个已知等位酶基因型的个体(20个位点)和与Pgi密切相关的两个物种(姬鸟和枫树)各1个个体. (2)结果，在总共8个碱基位点处发现突变(2个位点是同义取代，6个位点是非同义取代)。结果发现，六个基因座中的两个（335 和 714 个碱基基因座）进行非同义取代导致三种同种异型酶类型（Pgi-a、Pgi-b 和 Pgi-c）的分化。 (3)在两个密切相关物种的Pgi基因cDNA中，在第335和714位碱基处发现了与Pgi-b的共同碱基。这表明Pgi-b是Onidocoro中最古老的等位基因，并且Pgi-a和Pgi-c均由Pgi-b通过一个氨基酸取代而产生。 (4)此外，当比较已知等位酶基因型的15个基因的内含子核苷酸序列时，在具有Pgi-b等位酶类型的单倍型之间观察到最高的核苷酸多样性。 Pgi-a 和 Pgi-c 的核苷酸多样性具有可比性。当基于该信息创建基因系统发育树时，还发现一些Pgi-b群体与Pgi-a形成一个群体，而其他Pgi-b群体与Pgi-c形成一个群体。根据这些信息，我们发现 Pgi-a 和 Pgi-c 与 Pgi-b 大约同时出现，并且在人群中的出现频率一直在增加。（5）在Pgi基因区域，Tajima（1989）的检验并没有拒绝突变的中性理论，但Mcdonald & Kreitman（1991）的检验表明，在比较同义和非同义替换时，观察到显着更多的非同义替换之内。为了探索自然选择目前作用于Pgi位点的可能性，我们在体外表达系统中表达了Pgi-a、Pgi-b和Pgi-c的cDNA，并比较了它们的酶活性。我是。