高湿度下での花器官形成と生殖成立における表層脂質微量成分の分子機能と進化

高湿度下花器官形成和生殖建立中表面脂质微量成分的分子功能和演化

• 批准号: 21K06231
• 负责人: 信澤 岳
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06231/
• 关键词: 植物脂質; 進化; 環境応答; 植物; 脂質; 花; 発生

表層脂質は植物と外部環境とを隔てる最初のバリアである。表層脂質について乾燥耐性や耐病性，撥水性に注目した研究が進んできた一方，他の環境条件に着目した例や，表層脂質を構成する個々の脂質分子種が持つ特性および生理的意義にまで踏み込んだ知見は少ない。本研究において，花の表層脂質中の微量成分に着目し，高湿度条件に対する植物の応答・適応機構の解明を進めている。さらに，本機構の進化的な獲得起源や植物普遍性，環境適応進化の考察を加えることを目的としている。本年度は，昨年度末に実施したRNA-Seq解析（シロイヌナズナ野生型と表層脂質中微量成分の生合成能を欠損した多重変異体の花において，湿度条件を変えての比較）で得られた結果を精査し，興味深い挙動を示す遺伝子を選出した。その後，それら遺伝子についてT-DNA挿入変異体の入手に加え，CRISPR/Cas9系を活用した新規変異体アリルの作出により，遺伝子機能解析の準備を進めてきた。また，表層脂質中微量成分の進化的獲得起源と推定している車軸藻類クレブソルミディウムの遺伝子に着目し，当該遺伝子の組換えタンパク質を調製しての酵素活性測定を行ったところ，目的表層脂質のin vitroでの合成活性の検出に成功した。一方，シロイヌナズナ多重変異体を背景に，当該のクレブソルミディウムの遺伝子を過剰発現させた形質転換植物体を作出して脂質解析を行ったが，目的脂質は全く検出されなかった。その原因として，植物体内における遺伝子発現が不十分であった可能性を考えており，現在，コドンをシロイヌナズナ向けに最適化した人工遺伝子を用いることに加え，表皮特異的かつ強力なプロモーターを用いることで再挑戦中である。

The surface lipids are isolated from the external environment. The study of surface lipids on drying resistance, disease resistance and water repellency has been carried out on one side, and other environmental conditions have been studied. For example, the composition of surface lipids is composed of several lipid molecular species, which have characteristics and physiological significance. In this study, trace components in the surface lipids of flowers are important for understanding the response and adaptation of plants to high humidity conditions. In addition, the evolution of this institution is based on the origin, universality of plants, and investigation of environmental adaptation. At the end of the year, RNA-Seq analysis was carried out (i.e., comparing the production and synthesis of trace components in wild-type and surface lipids with those in different flower types and humidity conditions), and the results were carefully examined to show the selection of genes. After that, the T-DNA gene was inserted into the gene, and CRISPR/Cas9 was used to prepare the gene function analysis. In addition, the origin of the evolution of trace components in surface lipids was estimated, and the synthesis activity of surface lipids in vitro was successfully detected when the components of the organisms were modulated and the enzyme activity was measured. On the other hand, when the target lipid is detected in the background of multiple heterogeneities, the target lipid is completely detected when the target lipid is detected. The reason is that the possibility of gene expression in plants is not very high. Now, the gene expression in plants is optimized. The artificial gene expression in plants is increased. The epidermal specific gene expression is strong.