シロイヌナズナ品種間差を利用する根の重金属耐性機構の研究

利用拟南芥品种差异研究根部重金属耐受机制

基本信息

批准号：
09F09109
负责人：
小山博之
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

重金属耐性は複数の遺伝子により支配される形質である。申請者らは、これまでに銅やカドミウムに対する応答遺伝子や、集団遺伝学的構造に関して研究を進めてきた。本研究は、特にシロイヌナズナをモデルとして銅・カドミウムを中心とする、遺伝子発現の品種間差解析や、F2(交配集団)の遺伝解析を通じて、未知の重金属耐性を解明することを目的とした。先ず比較マイクロアレイ解析を行い、銅やカドミウム処理で誘導される遺伝子の多くは、ストレスの強度によらず類似性が高いことを見出した。この遺伝子はカドミウムの場合、過酸化水素応答遺伝子と極めて類似性が高く、カドミニウムが活性酸素代謝の撹乱をターゲットにすることが明確となった。一方、銅に関しては、銅過剰で誘導される鉄欠乏クロロシスに明らかな品種間差が存在することを見出した。これは、銅の吸収・転流システムが、鉄の輸送・転流と共制御を受けているためと考えられ、実際に鉄吸収に関わる重要遺伝子の転写レベルが、銅過剰では抑制されることが明らかとなった。これらの知見を基に、ゲノム配列が解読されているいくつかの系統の応答を解析すると、クロロシスの発生程度や銅耐性程度が、遺伝子発現との関係で説明できる可能性が高いことが明らかとなった。逆遺伝学的な解析など、遺伝子を特定するために必要な項目を終了することができなかったため、今後も継続して研究を進める必要があるが、重要な栄養元素間の拮抗作用を分子レベルで理解するための基盤を構築することができたと考えている。

重金属电阻是由多个基因主导的特征。申请人一直在研究对铜，镉和种群遗传结构反应的基因。这项研究旨在通过使用拟南芥作为模型和F2（跨种群）的遗传分析，通过基因表达（主要是铜和镉）的种间差异来阐明未知的重金属耐药性。首先，进行了比较的微阵列分析，发现许多由铜或镉处理诱导的基因都具有很高的相似性，而不论压力强度如何。该基因与镉中的过氧化氢反应基因高度相似，并且很明显镉靶向活性氧代谢中的紊乱。另一方面，我们发现铜过量引起的铁缺乏绿化存在明显的干预差异。这被认为是因为铜的吸收和换向系统与铁的运输和换向共同调节，并且已经揭示出，与铁吸收相关的重要基因的转录水平实际上被铜过量抑制了。基于这些发现，对几种基因组序列被解码的几种菌株的反应的分析表明，氯症发育的程度很可能与基因表达有关。尽管我们无法完成鉴定基因所需的项目，例如遗传分析，但我们将来需要继续研究，但我们相信我们已经能够为理解分子水平的重要营养元素之间的拮抗作用建立基础。