イネの冠根および幼根形成遺伝子の機能解析とネットワークの解明

水稻冠根和胚根形成基因的功能分析和网络阐明

基本信息

批准号：
12J05073
负责人：
木富悠花
金额：
$ 1.41万
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：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J05073/
关键词：
イネ幼根冠根発生分化マイクロアレイ突然変異体

项目摘要

イネには発生する場所や時期の異なる様々な種類の根が存在している。その中でもイネの幼根はシロイヌナズナの幼根とは異なり胚球から内生的に発生するが、具体的にどのような遺伝子が幼根形成に関与しているかという報告はほとんどなされていない。そこでイネの幼根形成に重要な遺伝子を同定するため、胚器官のinitiationが起こっていると考えられる球状胚を部位ごとに切り分けることで得られたマイクロアレイデータを用いて17個の候補遺伝子を抽出した。さらにこの17遺伝子と共発現する5つの転写因子および根で発現することが既に報告されている2つの遺伝子を加え、合計24遺伝子についてその初期胚および冠根形成部位における発現パターンをin situ hybridization により解析した。その結果、これらの遺伝子はそれぞれに特徴的な発現開始時期や発現パターンを示すこと、冠根原基における発現パターンは幼根と同様であるものがほとんどであるがそうでないものも存在することが明らかとなった。またこれらの遺伝子の中には、シロイヌナズナホモログとは異なる発現パターンを示すものも存在することがわかった。特徴的な発現パターンを示す遺伝子に関して幼根欠損型突然変異体crllにおける発現パターンを調べたところ、発現欠失に加えて異所的な発現が認められた。また冠根欠損型突然変異体rall, crl5背景においては変異体間での発現パターンの違いが認められた。CRL1とCRL5はともにオーキシンシグナル伝達経路の下流で機能する転写因子をコードする遺伝子であるが、これまでの研究によりどちらもARFの直接のターゲット因子であり独立に冠根形成を制御していることが明らかとなっている。今回の結果からもこれら2つのCRL遺伝子は、それぞれに異なる遺伝子の発現を制御することで冠根形成を促進していることが示唆された。このように今回抽出した遺伝子は、根の初期発生マーカーとしても利用可能であると考えられる。

水稻的根有多种类型，发生在不同的地点和时间。其中，与拟南芥的胚根不同，水稻的胚根是从胚芽球内源发育而来，但有关胚根形成的具体基因却鲜有报道。因此，为了鉴定对水稻胚根形成重要的基因，利用将球状胚分成被认为发生胚胎器官的部分而获得的微阵列数据，提取了17个候选基因。此外，我们还添加了与这17个基因和2个已报道在根中表达的基因共表达的5个转录因子，并利用原位杂交研究了总共24个基因在早期胚胎和中的表达模式。分析冠根形成部位。结果显示，这些基因中的每一个都表现出特征性的表达起始时间和表达模式，并且虽然冠根原基中的大多数表达模式与胚根中的相似，但也有一些基因并非如此。还发现其中一些基因表现出与其拟南芥同源基因不同的表达模式。当我们研究胚根缺陷突变体crll中具有特征表达模式的基因的表达模式时，我们发现除了表达缺失之外，还观察到异位表达。此外，在冠根缺陷突变体的rall和crl5背景中观察到突变体之间表达模式的差异。 CRL1和CRL5都是编码转录因子的基因，在生长素信号通路下游发挥作用，先前的研究表明，两者都是ARF的直接靶因子，并独立控制冠根的形成。我们的结果还表明这两个 CRL 基因通过控制不同基因的表达来促进冠根的形成。据认为，这次提取的基因也可以用作早期根发育的标记。