エチレン感受性および非感受性花きにおける花弁脱離機構の解明

阐明乙烯敏感和不敏感花的花瓣脱落机制

基本信息

批准号：
15780032
负责人：
棚瀬幸司
金额：
$ 1.86万
依托单位：
National Agricultural Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

花弁(がく片を含む)が脱離する花きは花弁と花床との間に離層が形成され、その後花弁が落下する。代表的な種としてバラ、デルフィニウム、チューリップ、ユリ、トレニアなどがあげられる。花弁の離層形成機構については園芸植物ではあまり調べられていない。また、ユリやチューリップなどの球根類はエチレン非感受性であり、エチレン阻害剤やエチレン生合成関連遺伝子のアンチセンス導入などによる花持ち延長効果は期待できない。そのため、離層の形成機構に関する基礎データを得る必要がある。そこで本研究では、離層形成に最も関連のある細胞壁分解酵素遺伝子のうち、セルラーゼ(β-1,4-グルカナーゼ)とペクチナーゼ(ポリガラクツロナーゼ)遺伝子のクローニングを行った。さらに、デルフィニウムからエチレン受容体遺伝子をすでにクローニングしていることから、合わせて発現解析を行った。始めに、デルフィニウムがく片の離層から5mm以内の組織を切り取り、RNAの抽出を行った。トマト、アラビドプシス等の植物間で保存されているセルラーゼとべクチナーゼ遺伝子の配列をもとにプライマーを作成し、RT-PCRを行った。増幅されたcDNA断片はpT7 Blue T-Vectorにクローニングし、塩基配列を決定した。クローニングしたcDNAの部分塩基配列を決定し、それぞれをBLASTを用いて推定されるアミノ酸配列を比較した。グルカナーゼのcDNAクローンは推定されるアミノ酸がトマトのグルカナーゼと88%、アボカドのグルカナーゼと86%、モモのグルカナーゼと86%類似しており、Del-cellはβ-1.4グルカナーゼであると考えられた。ポリガラクツロナーゼのクローニングを行ったところ、2種類のクローン(Del-PG1とDel-PG1-PG2)はβ-1,4-グルカナーゼであると考えられた(形)を得た。これらの推定されるアミノ酸の類似性は43%であった。それぞれをBLASTで検索したところ、Del-PG1はend型のポリガラクツロナーゼと、Del-PG2はexo型のポリガラクツロナーゼと類似性が高かった。一方、エチレン受容体遺伝子(D1-ERS1-3、D1-ERS2)の発現は花で高く、茎や葉では低かった。これらの遺伝子は花において老化にともなう変動が少なかったが、エチレン処理を行うとがくでのみ発現が高くなった。

花瓣（包括萼片）脱落的花朵，花瓣与花坛之间形成离层，然后花瓣脱落。代表物种包括玫瑰、飞燕草、郁金香、百合和蓝猪耳。园林植物花瓣分层形成的机制尚未得到太多研究。另外，百合、郁金香等球茎植物对乙烯不敏感，因此不能通过引入乙烯抑制剂或与乙烯生物合成相关的反义基因来期待延长花期的效果。因此，有必要获得分层形成机制的基础数据。因此，在本研究中，我们克隆了纤维素酶（β-1,4-葡聚糖酶）和果胶酶（多聚半乳糖醛酸酶）基因，它们是与分层形成最相关的细胞壁降解酶基因。此外，由于已经从飞燕草中克隆了乙烯受体基因，因此还进行了表达分析。首先，切除飞燕草萼片脱落5mm以内的组织并提取RNA。根据番茄和拟南芥等植物中保守的纤维素酶和植物胶酶基因的序列创建引物，并进行 RT-PCR。将扩增的cDNA片段克隆至pT7 Blue T-Vector并确定碱基序列。确定克隆的cDNA的部分碱基序列，并使用BLAST比较推导的每个氨基酸序列。推测的葡聚糖酶cDNA克隆的氨基酸含量与番茄葡聚糖酶相似度为88%，与鳄梨葡聚糖酶相似度为86%，与桃葡聚糖酶相似度为86%，表明Del-cell是一种β-1.4葡聚糖酶。当克隆多聚半乳糖醛酸酶时，获得了被认为是β-1,4-葡聚糖酶的两种类型的克隆（Del-PG1和Del-PG1-PG2）。这些预测的氨基酸的相似度为43%。对每个的BLAST搜索显示Del-PG1与内型多聚半乳糖醛酸酶具有高度相似性，Del-PG2与外型多聚半乳糖醛酸酶具有高度相似性。另一方面，乙烯受体基因（D1-ERS1-3、D1-ERS2）在花中表达量较高，而在茎和叶中表达量较低。这些基因随着花的衰老而几乎没有变化，但当用乙烯处理时，它们的表达仅在花萼中增加。