細胞質雄性不稔系統を用いたミトコンドリアから核へのシグナル伝達機構の解明

利用细胞质雄性不育系阐明从线粒体到细胞核的信号转导机制

基本信息

批准号：
08F08423
负责人：
中園幹生
金额：
$ 0.9万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

研究材料として用いているBrassica junceaのCMS系統は、細胞質雄性不稔の形質の他に、雄蕊の一部が花弁のような組織に変化する形質が観察されるユニークな材料である。これまで、CMS系統と稔性のある維持系統間のミトコンドリアゲノム構造および遺伝子発現の比較解析を通して、細胞質雄性不稔を引き起こす原因遺伝子orf220を同定した。植物ミトコンドリアへの形質転換系はまだ確立されていないので、orf220遺伝子のCMSへの関与を証明するために、orf220遺伝子にミトコンドリア輸送シグナルを接続し、アグロバクテリウム法でBrassica junceaの稔性系統に導入した。その結果、形質転換体では、CMS系統と同様に雄性不稔のほか雄蕊の形態変化が観察され、orf220遺伝子がこのCMS系統の雄性不稔ミトコンドリア遺伝子であることの証明に成功した。Brassica junceaのCMS系統では雄蕊の形態変化が観察されていることから、雄蕊内の特定の組織でCMSに研異的な遺伝子発現の変化が起きていると予想されるので、さらに、このCMS系統の生殖器官形成過程でどのようなRetrograde調節がなされているかの解明を試みた。そのために、雄蕊の特定の組織を純粋に単離できるLaser Microdissection(LMD)を利用した。これらの組織に対するLMDの実験系を確立し、マイクロアレイ解析を行うために必要なRNAを単離できた。研究期間の途中でYang博士が帰国したために、現時点での本研究の成果はLMDによってRNAを単離できたところまでであるが、今後、マイクロアレイやcDNAの大規模塩基配列解析を進めることで、雄蕊内の特定の組織でCMSに特異的に発現する遺伝子の同定を目指す。

用作研究材料的芥菜CMS菌株的独特之处在于，除了细胞质雄性不育之外，雄蕊的一部分转变为花瓣状组织。通过对CMS系和可育维持系之间线粒体基因组结构和基因表达的比较分析，我们确定了导致细胞质雄性不育的致病基因orf220。由于植物线粒体的转化体系尚未建立，为了证明orf220基因在CMS中的参与，我们将线粒体转运信号与orf220基因连接，并利用农杆菌法将其转化至芥菜可育系中。介绍。结果，与CMS系类似，在转化体中观察到雄性不育和雄蕊形态的变化，并且我们成功证明orf220基因是该CMS系的雄性不育线粒体基因。由于在芥菜 CMS 系中观察到雄蕊形态的变化，因此预计 CMS 特异性基因表达的变化发生在雄蕊内的特定组织中，我们试图阐明在 CMS 过程中进行了什么样的逆行调节。生殖器官的形成过程。为此，我们使用激光显微切割（LMD），它可以分离雄蕊的特定组织。我们为这些组织建立了实验性 LMD 系统，并能够分离出微阵列分析所需的 RNA。由于杨博士在研究中期返回日本，目前这项研究的成果仅限于使用LMD分离RNA，但未来我们将继续进行微阵列和大规模cDNA序列分析。目的是鉴定在雄蕊内特定组织的 CMS 中特异性表达的基因。