花色遺伝子の重複に伴うエピジェネティックな発現抑制機構

花色基因复制相关的表观遗传表达抑制机制

• 批准号: 14740413
• 负责人: 星野 敦
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740413/
• 关键词: エピジェネティクス; アントシアニン; 遺伝子重複; 花色; 模様; 自然突然変異; トランスポゾン; アサガオ

日本独自の遺伝子資源であるアサガオには、有色の花弁に白く着色が抜けた模様を持つ優性変異が複数存在し、既知の遺伝子発現の調節機構では説明が困難な表現型を示す。このうちエピジェネティックな遺伝子発現抑制(gene silencing)が関わると思われる「覆輪(Margined)」、「吹雪(Blizzard)」、「車絞り(Rayed)」を取り上げ、これらの模様形成に関わる遺伝子発現機構の解明を目的とする。覆輪と吹雪はともに、色素生合成系のDFR-B(dihydroflavonol 4-reductase)遺伝子が異なる形で重複し、さらに後者はDFR-B遺伝子領域にアサガオの主要変異原であるTpn1ファミリーの新規トランスポゾン、Tpn5が挿入した変異であることを明らかにした。いずれの変異体もDFR-B遺伝子のmRNA蓄積量は着色が見られない非着色細胞中では著しく低下していた。一方、予備的な実験結果より、吹雪変異体のpre-mRNAの蓄積量は野生型と同程度であったことから、吹雪変異体では転写後抑制型の発現抑制機構が働いていることが示唆された。吹雪変異体のDFR-B遺伝子領域、42kbの詳細な構造解析を行ったところ、変異体では1つの完全なコピーと不完全な2つのDFR-B遺伝子が存在することを見いだした。不完全な2コピーは逆反復配列を形成しており、この逆反復配列から転写される2本鎖RNA(dsRNA)が転写後抑制型の発現抑制機構を誘発することが示唆された。さらにサザン解析の結果、全く模様が異なる車絞り変異体も、吹雪変異体と同じ構造のDFR遺伝子領域を持つことが示唆された。一方、覆輪変異体からも約40kbのDFR-B遺伝子領域をクローン化して構造を解析中である。

Japan's unique genetic resources, colored flowers, white colors, patterns, persistence, diversity, existence, and regulation of genetic development are difficult to explain. The gene silencing is related to "Margined,""Blizzard," and "Rayed," and the purpose of the gene silencing mechanism is explained. The DFR-B(dihydroflavonol 4-reductase) gene in the pigment biosynthesis system is different from the DFR-B gene in different forms, and the latter is different from the DFR-B gene in different forms. The mRNA accumulation of foreign DFR-B gene was lower in non-stained cells than in normal cells. The accumulation of pre-mRNA in the wild type and the post-production inhibition mechanism of the snow type are similar to each other. The DFR-B gene domain, 42kb detailed structural analysis, and the DFR-B gene domain exist. The incomplete 2-D reverse recombination sequence is formed, and the reverse recombination sequence is induced by the 2-D locked RNA(dsRNA), which is a post-writing inhibitory mechanism. The results of the analysis of the whole model are different from each other, and the DFR sub-domain of the same structure is different from each other. The DFR-B gene domain is about 40kb in size, and the structure is analyzed.

项目成果

A.Hoshino: "Spontaneous mutations of the flavonoid 3'-hydroxylase gene conferring reddish flowers in the three morning glory species."Plant & Cell Physiology. 440. 990-1001 (2003)

A.Hoshino：“类黄酮 3-羟化酶基因的自发突变使三种牵牛花呈现红色花朵。”植物

S.Iida: "Genetics and epigenetics in flower pigmentation associated with transposable elements in morning glories."Advanced in Biophysics. 38(in press).

S.Iida：“与牵牛花中的转座元件相关的花色素沉着的遗传学和表观遗传学。”生物物理学高级。

K.I.Park: "An intragenic tandem duplication in a transcriptional regulatory gene for anthocyanin biosynthesis confers pale-colored flowers and seeds with fine spots in lpomoea tricolor."The Plant Journal. (in press).

K.I.Park：“花青素生物合成的转录调控基因中的基因内串联重复赋予三色莲蓬草浅色的花朵和带有细斑点的种子。”《植物杂志》。

石川直子: "アサガオ:園芸植物からモデル植物へ"遺伝(別冊、遺伝学はゲノム情報でどう変わるか). 15. 32-41 (2002)

Naoko Ishikawa：“牵牛花：从园林植物到模型植物”遗传学（单卷，遗传学如何随基因组信息变化）。 15. 32-41 (2002)。

星野 敦: "DNAメチル化による植物のトランスポゾンの制御"エピジェネティクス(シュプリンガー・フェアラーク). (印刷中).

Atsushi Hoshino：“DNA 甲基化对植物转座子的调节”表观遗传学（Springer-Verlag）（出版中）。