集団遺伝学的解析による高地適応性ソバ属植物のフラボノイド合成遺伝子の進化

通过群体遗传分析研究高海拔荞麦植物类黄酮合成基因的进化

• 批准号: 18770068
• 负责人: 山根 京子
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18770068/
• 关键词: ダッタンソバ; 適応進化; フラボノイド; 集団遺伝学; シャクチリソバ; 種分化

本研究は、野生ダッタンソバ(Fagopyrum tataricum)の種分化の分子機構を解明し、高緯度、高地への適応とフラボノイド遺伝子の進化の関係を明らかにすることを目的とした。Fagopyrum tataricumにおいて、特異的にフラボノイドの一種であるルチン含量が高まっており、さらにF. tataricumおけるルチンの蓄積量の変化はUV-B感受性であることがわかっている。そこで本研究では、フラボノイド合成酵素遺伝子のDNA多型を調べ、集団遺伝学的手法を用いてルチン含量の変化に関する機構を分子レベルで解明することを試みた。ルチン含量に違いのある二種、F. tataricumとF. homotropicumをもちい、フラボノイド合成経路の上流で働く二つの遺伝子、カルコン合成酵素遺伝子(Chs), およびフラバノン3-水酸化酵素遺伝子(F3h)の塩基配列を決定し, 比較解析を行った。その結果Chsでは、F. tataricumとF. homotropicumの間で、コード領域内で47箇所の塩基置換みられたが、そのうちアミノ酸を変える変異は2箇所のみであり、いずれも活性部位ではなかった。F3hは二つの遺伝子座が確認でき、24および26箇所の塩基置換のうち3よび5箇所のアミノ酸置換がみられたが, いずれも活性部位ではなかった。これらの結果から, 今回調べた3遺伝子座のコーディング領域における塩基置換は直接的にルチン含量を変化させたのではないことがわかった。

这项研究旨在阐明野生达坦荞麦（Fagopyrum tataricum）中物种形成的分子机制，并阐明了对高纬度的适应性与高海拔高度的适应性与类黄酮基因的进化之间的关系。在fagopyrum tataricum中，鲁丁的含量是一种类型的类黄酮，并且发现rutin在F. tataricum中的鲁丁蛋白积累的变化是敏感性的。因此，在这项研究中，我们研究了类黄酮合酶基因中的DNA多态性，并试图使用种群遗传技术来阐明分子水平上鲁丁蛋白含量变化的机制。使用两个基因的核苷酸序列，具有不同的rutin含量Tataricum和F. gropropicum，并且使用了两个在类黄酮合成途径上游起作用的基因，Chalcone合成酶基因（CHS）和Flavanone 3-Hydroxylase Gene基因（F3H），并确定了分析。结果，在CHS中，在F. tataricum和F. hopropicum之间的编码区域中观察到47个碱基取代，其中只有两个突变改变了氨基酸，并且它们都不是活性位点。在F3H中证实了两个基因座，在24和26个碱基取代中的三个和五个氨基酸取代，但没有一个是主动部位。这些结果表明，这次研究的三个基因座的编码区域中的基本取代并未直接改变鲁丁蛋白含量。