Identification of genes involved in arsenic accumulation in rice

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前年度に同定したイネ6番染色体にあるヒ素集積に関与するQTLのマッピングをさらに進めたが、30.58 Mb と30.75 Mbの候補領域に、組み換え個体が取れず、更なる絞り込みができなかった。一方、１番染色体にあるQTLについて原因遺伝子GGT１を突き止めた。GGT1はgamma-glutamyl transferaseをコードし、そのタンパク質は液胞膜に局在していた。GGT1遺伝子は根と地上部で発現し、その発現量はヒ素処理に応答しなかった。またプロモーターにGFPを繋げた形質転換イネを作成し、GFP抗体による抗体染色で組織発現パターンを観察したところ、根では主に中心柱で発現していたことが分かった。CRISPR/Cas9技術でGGT１の破壊株を作成し、根のヒ素蓄積量を野生型イネと比較した結果、破壊株の根でヒ素蓄積が有意増加した。さらに品種間を比較した結果、GGT1活性に差があり、活性の高い品種は根のヒ素の蓄積が少なかった。根におけるグルタチオン（GSH）とフィトケラチン（PC2）の濃度を比較したところ、ヒ素集積の少ない品種では少なかったが、破壊株で高くなった。また根のヒ素集積の異なる量イネ品種のGGT1のプロモーター領域をも比較した。その結果、935-bpの違いが見つかったが、GGT1 の発現に影響与えなかった。これらの結果に基づいて根におけるヒ素集積のモデルを立てた。そのほか、イネの短根の原因遺伝子OsGT14;1を同定した。OsGT14;1はゴルジに局在し、その遺伝子の破壊はセルロースの減少をもたらした。しかし、ヒ素を含む他のミネラルの吸収に影響を与えなかった。この仕事はPlant Journalの表紙に飾った。