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吸收突变体（LSI1）进行现场测试。结果，突变的LSI1几乎与野生型（wt，tiller数）不同，但是LSI1的地上干物质重量为WT的66％。当比较产率和产量成分因素时，WT和LSI1之间的耳朵数量和数千个晶粒没有差异，但是每LSI1的耳朵数量为WT的75％，生育率为34％，产量为21％。此外，还使用新分离的硅酸吸收剂突变体（LSI2）来绘制因果基因并分析功能分析。首先，LSI2的粗糙映射显示，LSI2位于3染色体上。由于精细的映射，候选区域被缩小到106kbp。接下来，进行候选区域的基因预测，并预测了17个基因。比较了一个基因的核苷酸序列（推定阴离子转运蛋白）在野生型（T-65）和突变体之间进行了比较，并发生了单个碱基取代，这将氨基酸从丝氨酸转换为天冬酰胺。该基因的全长cDNA为2085 bp，编码了472个氨基酸的蛋白质。然后将该基因引入突变体中，并进行互补测试。结果，与对照组相比，在用基因引入的突变体中恢复了吸收硅酸盐的能力。该基因主要在根部组成构成表达，并且在存在硅酸盐的情况下，其表达水平降低了大约四分之一。表达水平在底部也高于根部的尖端。像LSI1一样，该基因编码的蛋白质位于根壳和内皮中。但是，与LSI1不同，它在离心和内皮上分布不均。从以上，可以推测LSI2基因参与细胞内硅酸盐的转运过程。