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。

重金属耐受性是由多个基因控制的性状。迄今为止，申请人已经对铜和镉的反应基因以及群体遗传结构进行了研究。本研究的目的是通过基因表达的品种间分析（主要是铜和镉）以及以拟南芥为模型的 F2（杂交群体）的遗传分析来阐明未知的重金属耐受性。首先，我们进行了比较微阵列分析，发现无论应激强度如何，铜和镉处理诱导的许多基因都高度相似。就镉而言，该基因与过氧化氢反应基因高度相似，这清楚地表明镉的目标是破坏活性氧代谢。另一方面，对于铜，我们发现过量铜引起的缺铁失绿在品种之间存在明显差异。这被认为是因为铜的吸收和易位系统与铁的运输和易位共同调节，并且与铁吸收相关的重要基因的转录水平实际上被过量的铜抑制。基于这些发现，通过分析基因组已测序的几个菌株的反应，很明显，失绿发生的程度和铜耐受性很可能是通过与基因表达的关系来解释的。由于我们无法完成反向遗传分析等识别基因所需的项目，因此我相信我能够为理解这一点奠定基础。