AP2遺伝子の機能分化から探るカーネーションの花弁形成機構

AP2基因功能分化探讨康乃馨花瓣形成机制

• 批准号: 22K05631
• 负责人: 原田 太郎
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05631/
• 关键词: カーネーション; 花弁形成; AP2遺伝子; ゲノム編集; 花弁形態形成; AP2

本研究は，主要花き品目の1つであるカーネーションを用いて，花弁形成に中心的な役割を果たす転写因子であるAPETALA2（AP2）に着目し，(1) ゲノムデータベースを用いたAP2遺伝子ファミリーの構造解析，(2) in situ ハイブリダイゼーションによる組織発現解析，(3) ゲノム編集による機能解析を行うことで，カーネーションにおける花弁形成の分子基盤を花器官アイデンティティの決定機構の観点から解明することを目的としている．得られた成果は，新たな花型をもつカーネーションの作出や，花の形態形成過程および収穫後生理過程に関与する遺伝子の機能解析のプラットフォームとしての応用が期待される．令和4年度は、すでにカーネーションゲノムデータベースで同定していた9個の推定AP2遺伝子の詳細な構造および分子系統解析を行うとともに，それらの花器官における発現レベルをRT-PCR法により調査し、遺伝子ごとに発現パターンが異なっていることを明らかにした．また、euAP2グループに属する3遺伝子については、全長または部分cDNA配列を単離するとともに、リアルタイムRT-PCR法によりその発現レベルを定量的に調査し、いずれも花弁で優勢に発現するものであること明らかにした．さらに、八重花形成への関与が示唆され、PETALOSA（PET）と名付けられたグループに属する遺伝子Dca21030.1（新たにDcAP2-2と命名）の花芽発達過程における発現部位をin situハイブリダイゼーション法を用いて調査した結果、いずれのステージでもすべての環域でその発現が認められ、この遺伝子が花器官のアイデンティティ決定には関与せず、時空間的に幅広い活性を保つことで八重花形成に関与している可能性が示唆された．

本研究以主要开花植物之一康乃馨为对象，重点关注 APETALA2 (AP2)，这是一种在花瓣形成中发挥核心作用的转录因子，并且 (1) 使用基因组数据库研究了 AP2 基因家族。通过进行结构分析、(2)使用原位杂交的组织表达分析和(3)使用基因组编辑的功能分析，从确定花器官同一性的机制的角度研究康乃馨花瓣形成的分子基础。所获得的结果有望应用于新花型康乃馨的生产，并作为花形态发生和采后生理过程相关基因功能分析的平台。 2020财年，我们将对康乃馨基因组数据库中已鉴定的九个假定的AP2基因进行详细的结构和分子系统发育分析，并使用RT-PCR研究它们在花器官中的表达水平以确定我们发现的基因身份。每种类型的表达模式都不同。此外，对于属于euAP2组的三个基因，我们分离了全长或部分cDNA序列，并使用实时RT-PCR定量研究了它们的表达水平，发现它们都主要在花瓣中表达。揭示了。此外，我们研究了 Dca21030.1（新命名为 DcAP2-2）的表达位点，该基因属于 PETALOSA (PET) 组，被认为参与花芽发育过程中双花的形成。使用原位杂交进行研究的结果是，在所有阶段的所有环区域中都观察到了该基因的表达，这表明该基因不参与确定花器官的同一性并且保持了时空广泛的活性。可能参与重瓣花的形成。