植物の倍数化におけるゲノム進化の分子機構

植物多倍化过程中基因组进化的分子机制

基本信息

批准号：
13874120
负责人：
長谷部光泰
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

倍数体進化は植物の重要な進化モードの一つである。しかし、(1)ゲノムが倍加することによりサイレンシングされない遺伝子の発現量は一様に増加するのか、それとも有る程度一定に保たれるのか、(2)特定の染色体上の領域がメチル化によりサイレンシングされるのか、あるいは特定の遺伝子が選択されてサイレンシングされるのか、(3)遺伝子族を形成する遺伝子は全ての遺伝子が同じようにサイレンシングされるのかはわかっておらずこれらの問題を調べるために以下の研究を行った。シロイヌナズナの開花前の茎頂に0.5%コルヒチンを処理し、得られた種子を播種した。次世代の種子のうち野生型(2倍体)よりも大きな種子をつけるものを選抜し、PIC(Polyploid Induced by Colhitin)ラインとした。これらのラインの葉を裁断しフローサイトメーターによってゲノムサイズを計測した結果4、6,8倍体が得られたことがわかった。4倍体の6ラインを選び同じ光、温度条件下で、子葉の形、成長、第5本葉の形と成長、花序形成までに日数とロゼット葉数、本葉のトライコーム数とその分岐、花序の成長と分岐数、花数、ガク片、花弁の長さ、種子サイズを測定した。その結果、測定したあらゆる部位が2倍体よりも大きくなっていることがわかった。子葉の横断切片を作り細胞の大きさを2倍体と比較したところ、細胞数に変化は無く細胞の大きさが大きくなっていることがわかった。また、4倍体はロゼット葉、花弁が生じること、トライコームの分岐数が増えること、花序形態が変化することがわかった。クラボウ社のジーン・エクスプレッション・マイクロアレイを用い、花序と若いシュート由来のcDNAをターゲットとして2倍体と4倍体の組み合わせについて、約8,000遺伝子それぞれの発現量の違いを比較する実験が進行中である。

多倍体进化是植物重要的进化模式之一。然而，仍然存在以下问题：（1）未沉默的基因的表达水平是否随着基因组加倍而一致增加，或者是否在某种程度上保持恒定？尚不清楚特定基因是否被沉默，或者特定基因是否被沉默？被选择和沉默，以及（3）形成基因家族的所有基因是否都以相同的方式沉默。为了找出答案，我们进行了以下研究。开花前的拟南芥茎尖用0.5％秋水仙碱处理，然后播种所得种子。在下一代种子中，选择那些比野生型（二倍体）种子更大的种子并用作PIC（Colhitin诱导的多倍体）品系。切割这些品系的叶子并使用流式细胞仪测量基因组大小表明获得了四倍体、六倍体和八倍体菌株。选取四倍体6个品系，在相同的光照和温度条件下，观察子叶的形状和生长情况、第五片真叶的形状和生长情况、花序形成的天数和莲座叶的数量、毛状体的数量。测量真叶及其分枝、花序生长和分枝数量、花数、萼片、花瓣长度和种子大小。结果显示，测量的每个部分都比二倍体大。当我们制作子叶的横切片并将细胞大小与二倍体的细胞大小进行比较时，我们发现细胞数量没有变化，但细胞大小增加了。我们还发现四倍体产生莲座叶和花瓣，毛状分枝数量增加，花序形态发生变化。目前正在进行实验，利用 Kurabo Industries 的基因表达微阵列，比较二倍体和四倍体组合中约 8,000 个基因的表达水平差异，以来自花序和幼芽的 cDNA 为目标。