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比較ゲノム解析に基づく陸上植物の日長感知の基本メカニズムの解明

基于比较基因组分析阐明陆地植物光周期感知的基本机制

基本信息

批准号：
12J06987
负责人：
久保田茜
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kyoto University
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-12J06987/
关键词：
光周性生長相制御進化概日時計コケ植物

项目摘要

研究員は、長日植物であることが報告されている苔類ゼニゴケを用いて、概日時計による生長相制御の分子機構の原型と進化を明らかにする研究を進めてきた。まず、被子植物において概日時計から花成の出力系で機能することが知られているGI遺伝子とFKFI遺伝子のゼニゴケにおけるホモログをゲノムデータベースより単離し、MpGIとMpFKFをゼニゴケで単離し、MpGI, MpFKFと命名した。次にMpGI・MpFKFのmRNAの発現リズム解析を行い、両者が概日時計による制御を受けており、類似した発現様式を示すことを明らかにした。さらに酵母ツーハイブリッド法および共免疫沈降によりMpG1とMpFKFがin vivoで相互作用することを明らかにした。そこでMpGI-MpFKF複合体のゼニゴケにおける機能を明らかにするために、MpGIおよびMpFKFのゼニゴケノックアウト株および過剰発現株の作出と表現型解析を行った。その結果、MpGIとMpFKFのノックアウト株ではゼニゴケの長日条件下の生殖器形成が完全に抑制された。反対に、MpGIとMpFKFを恒常的に高発現させた株では、野生株で生殖器形成がみられない短日条件においても生殖器形成がみられた。以上より、MpGI-MpFKF複合体がゼニゴケの長日条件下の生殖器形成に必須であることと、MpGI-MpFKF複合体が生長相転換を促進することが示唆された。さらに、さらにMpGlはシロイヌナズナのgi欠損変異体の遅咲きの表現型を部分的に相補できることを見出した。この発見により、ゼニゴケの生殖器形成とシロイヌナズナの花成は、ともにα遺伝子を介して制御される現象であり、植物は進化の過程で、配偶体(n)世代における生長相制御因子を胞子体(2n)世代に転用した可能性が示された。

The researchers report on the evolution of growth phase control and molecular mechanism in lichen. In the angiosperms, the time schedule for flowering and the output system for flowering are summarized as follows: function, GI, FKFI, MpGI, MpFKF, MpFKF, etc. The expression of MpGI and MpFKF mRNA was analyzed in detail. MpG1 and MpFKF interact in vivo. The MpGI-MpFKF complex was characterized by phenotypic analysis of the MpGI-MpFKF complex. As a result, MpGI and MpFKF completely inhibited genital formation under long-term conditions. In contrast, MpGI and MpFKF are constantly high in the development of genitalia in plants and wild plants. The MpGI-MpFKF complex is necessary for genital formation under long-term conditions, and the MpGI-MpFKF complex promotes growth phase change. Today, MpGl is the first to appear in the list of genes that are deficient in genes, and the second to appear in the list of genes that are deficient in genes. This discovery shows that the formation of genitals and the formation of flowers and flowers are controlled by alpha genes, and the process of plant evolution shows the possibility that growth phase control factors in the mate (n) generation may be used in the spore (2n) generation.