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

• 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; 分子集団遺伝学; Pgi; オニドコロ; 野生植物; DNA塩基配列

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。

使用该属植物属的野生种群作为材料进行了同酶分析，并在糖酵解酶磷酸葡萄糖异构酶（PGI）基因座上观察到高杂合子的杂合子。在金基地区的24个人群中，高频（分别为0.31、0.34和0.31）都存在三个等位基因PGI-A，PGI-B和PGI-C。这种现象很难通过中性突变理论来解释，该理论表明，酶多态性保持在突变和遗传浮动之间的平衡。因此，为了找出在该基因座保持突变的机制，我们比较了DNA碱基序列并进行了分子种群的遗传分析。所获得的结果如下：（1）确定了Onidocoro PGI基因的全长cDNA的核苷酸序列（1701 bp），并比较10个具有已知同酶基因型（20个基因座）的人（20个基因座）和Onidocoro的两个近亲（Synopoidocoro和Maple Coreo）。 （2）结果，在总共8个基因基因座（2个基因座的同义替代品和6个基因座的非同义取代）中发现了突变。在经历非同义取代的六个基因座中，发现2个（335和714个基因座）导致分化三种同种酶形式（PGI-A，PGI-B，PGI-C）。 （3）在两个密切相关的物种的PGI基因cDNA中，在335和714碱基基因座上发现了具有Onidocoropgi-B的共同基础。这表明PGI-B是Onidocolo中最古老的等位基因，PGI-A和PGI-C发生在一个来自PGI-B的一个氨基酸取代。 （4）此外，当比较具有已知同许可基因型的15个基因内含子核苷酸序列时，观察到具有同酶形式的PGI-B形式的单倍型之间观察到最高的核苷酸多样性。 PGI-A和PGI-C的核苷酸多样性大致相同。使用此信息，还揭示了一些PGI-BS与PGI-A创建组，而PGI-BB的其他组则与PGI-C创建了组。这些信息表明，PGI-A和PGI-C同时从PGI-B出现，并且在人群中变得更加频繁。 （5）在PGI基因区域中，Tajima（1989）测试并未拒绝突变的中立性，而是在McDonald＆Kreitman（1991）测试中，在比较同义和非同义替代方案时，在Onidocolo物种中观察到了更明显的非同义替代。为了调查当前在PGI基因座中进行自然选择的可能性，我们目前正在通过在体外表达系统中表达PGI-A，PGI-B和PGI-C的CDNA来比较酶活性。