モデル植物を用いた材形成の分子基盤の解析

使用模型植物分析木材形成的分子基础

基本信息

批准号：
15770043
负责人：
出村拓
金额：
$ 2.3万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15770043/
关键词：
材形成シロイヌナズナ VND遺伝子群.原生木部道菅後生木部道菅マスター遺伝子 GAGA結合タンパク質機能未知タンパク質ヒャクニチソウ cDNAマイクロアレイ NAC-domainタンパク質 VND遺伝子 FOXハンティングシステム網羅的なRNAi

项目摘要

材形成をコントロールする遺伝子として見出したシロイヌナズナVND遺伝子群(VND1〜VND7)の機能解析を進めた。まず、VND6とVND7の過剰発現によりシロイヌナズナの根や胚軸とポプラの葉においてそれぞれが後生木部道管と原生木部道管を異所的に分化させることが分かった。また、VND6とVND7のドミナントリプレッションによる機能阻害によりそれぞれがシロイヌナズナの後生木部道管と原生木部道管の分化を阻害・遅延させることが明らかとなった。以上のことから、シロイヌナズナのVND6とVND7遺伝子が材の構成細胞である後生木部道管と原生木部道管のマスター遺伝子であることが分かった。一方、Gain-of-function型の解析により21の材形成特異的遺伝子のプロモーター領域より、31種類の相互には類似していない新規のシス配列を見出した。これらをもとにトランス因子の同定を進め、GAGA結合タンパク質が材形成特異的なセルロース合成酵素遺伝子のプロモーター領域に存在する30bpからなるシス配列に結合することを明らかにした。さらに、材形成特異的に発現する約20種類のヒャクニチソウ機能未知遺伝子の培養細胞へのdsRNA導入実験を行い、複数の遺伝子のdsRNA導入により材形成の進行が抑制されることを見出した。ZeTED6およびZeTED7と名付けたお互いに類似した膜局在型のタンパク質をコードする遺伝子の機能を集中的に解析し、両者が同時に発現することにより分化が促進されることが明らかになった。シロイヌナズナホモログであるAtTED6とAtTED7の解析も行い、これら遺伝子の機能抑制によって道管形成が異常になること、AtTED7の細胞内ドメインの過剰発現により木部繊維細胞の発達が促進される可能性が示された。

我们对拟南芥 VND 基因组（VND1 至 VND7）进行了功能分析，该基因组被发现是控制木材形成的基因。首先，我们发现VND6和VND7的过表达分别导致拟南芥根、下胚轴和杨叶中后木质部导管和原木质部导管的异位分化。此外，还发现显性抑制对VND6和VND7的功能性抑制可抑制并延迟拟南芥中后生动物木质部导管和原木质部导管的分化。由上可知，拟南芥的VND6和VND7基因是构成木材的后生动物木质部导管和原生动物木质部导管的主基因。另一方面，功能获得分析揭示了 21 个木材形成特异性基因的启动子区域中的 31 个新的顺式序列，这些序列彼此不相似。基于这些发现，我们继续鉴定反式因子，并发现 GAGA 结合蛋白与纤维素合酶基因启动子区域中存在的 30 bp 顺式序列结合，该序列对木材形成具有特异性。此外，我们还进行了一项实验，将百日草中大约20个在木材形成中特异表达的功能未知的基因导入到培养细胞中，结果发现，通过导入多个基因的dsRNA，木材形成的进程受到抑制。对编码彼此相似的膜定位蛋白（称为 ZeTED6 和 ZeTED7）的基因的功能进行深入分析表明，两者的同时表达可促进分化。我们还分析了拟南芥同源物AtTED6和AtTED7，结果表明，抑制这些基因的功能会导致血管形成异常，而AtTED7胞内结构域的过度表达可能会促进木质部纤维细胞的发育。