イネのケイ酸吸収機構の解明

阐明大米中硅酸的吸收机制

• 批准号: 04J03695
• 负责人: 玉井 一規
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Okayama University (2006)Ehime University (2004-2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J03695/
• 关键词: ケイ酸; イネ; 吸収; マッピング; 遺伝子; 突然変異体; トランスポーター; 形質転換; ストレス耐性; ポジショナル クローニング

単離したイネケイ酸吸収突然変異体(lsi1)を用いて圃場試験を行った。その結果、変異体lsi1は草丈、分げつ数ともに野生型(WT、オオチカラ)とほとんど差は無かったがlsi1の地上部乾物重はWTの66%であった。収量と収量構成因子を比較した結果、WTとlsi1の間に穂数、千粒重共に差が無かったがlsi1の一穂粒数はWTの75%、稔実歩合は34%であり収量は21%であった。また新たに単離されたケイ酸吸収欠損変異体(lsi2)を用いて、その原因遺伝子のマッピングと機能解析を行った。最初にLsi2のラフマッピングを行った結果、Lsi2はイネの三番染色体に座乗することを明らかにした。ファインマッピングを行った結果、候補領域を106kbpまで絞り込んだ。次に候補領域の遺伝子予測を行った結果、17個の遺伝子が予測された。その中の一遺伝子(putative anion transporter)の塩基配列を野生型(T-65)と変異体とで比較した結果、一塩基置換が起きており、その一塩基置換がアミノ酸をセリンからアスパラギンに変化させていた。この遺伝子の全長cDNAは2085bpであり、472アミノ酸のタンパク質をコードしていた。次にこの遺伝子を変異体に導入し、相補性試験を行った。その結果、遺伝子を導入した変異体ではコントロールに比べ、ケイ酸吸収能が回復していた。この遺伝子は主に根に構成的に発現し、その発現量はケイ酸の存在下で四分の一程度に減少した。また発現量は根の先端より基部に多い。この遺伝子にコードされているタンパク質はLsi1と同様、根の外皮と内皮に局在していた。しかし、Lsi1とは異なり、外皮と内皮の向心側に偏在していた。以上のことからLsi2遺伝子は細胞内のケイ酸を細胞外に輸送する過程に関与していることと推測される。

使用分离的水稻硅酸盐吸收突变体（lsi1）进行田间试验。结果表明，突变体lsi1在株高和分蘖数方面与野生型（WT，Ochikara）几乎没有差异，但lsi1的地上干重为WT的66%。产量及产量构成因素比较结果显示，WT与lsi1在穗数、千粒重方面无差异，但lsi1每穗粒数为WT的75%，受精率34%，产率为21%。此外，使用新分离的硅酸吸收缺陷突变体（lsi2），我们对致病基因进行了定位和功能分析。 Lsi2 的首次粗略定位揭示了 Lsi2 位于水稻的 3 号染色体上。经过精细映射，候选区域缩小至 106kbp。接下来，作为候选区域中基因预测的结果，预测了17个基因。野生型（T-65）和突变体之间的一个基因（假定的阴离子转运蛋白）的碱基序列的比较表明，发生了单碱基取代，并且单碱基取代将氨基酸从丝氨酸改变为天冬酰胺I。让它发生。该基因cDNA全长2085bp，编码472个氨基酸的蛋白质。接下来，将该基因导入突变体中并进行互补试验。结果，与对照相比，导入基因的突变体恢复了吸收硅酸的能力。该基因主要在根中组成型表达，在硅酸存在下其表达量降低约四分之一。此外，根部的表达水平高于根部的表达水平。与Lsi1类似，该基因编码的蛋白质定位于根珠被和内皮层。然而，与 Lsi1 不同的是，它位于外皮和内皮的向心侧。由此推断，Lsi2基因参与了细胞内硅酸转运至细胞外的过程。