テンサイ細胞質雄性不稔性における翻訳後制御過程の研究

甜菜细胞质雄性不育翻译后控制过程的研究

基本信息

批准号：
16J01146
负责人：
荒河匠
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、テンサイ細胞質雄性不稔性（CMS）の翻訳後制御に関する課題のうち、稔性回復遺伝子Rf1の複対立性を利用した解析と分子進化学的な解析を行った。①多様なRf1対立遺伝子の機能解析分子構造および作用力の異なる優性Rf1を特徴づけたところ、Rf1の作用力は、CMS関連ミトコンドリア遺伝子preSatp6と翻訳後相互作用する遺伝子コピーのmRNAと正に相関した。さらに、CMS株固有に見られるpreSATP6ホモオリゴマーはRf1保持株において減少し、その減少量は相互作用コピーのmRNAと正に相関した。一方で構造の異なる劣性rf1を調査すると、コードされるコピーはpreSatp6と相互作用しなかった。これらの事実に基づき、相互作用コピーの有無により稔性回復アレルを判別するDNAマーカーの開発に成功した。②Rf1の分子進化学的解析系統解析及びシンテニー解析を行ったところ、Rf1は属レベルの系統特異的な重複によって生じたことが示唆された。次に、Oma1オーソログとRf1の機能を比較した。形質転換カルスを用いた調査によれば、テンサイ及びシロイヌナズナOma1オーソログはいずれもpreSATP6とは相互作用しない。発現解析を行うと、Oma1オーソログは全身で発現するが、Rf1は雄性器官特異的に発現していた。未成熟葯におけるmRNAの発現動態を調べたところ、シロイヌナズナOma1の発現パターンに対し、テンサイではOma1オーソログとRf1が相補的に発現していた。これらのことから、Rf1の進化に遺伝子重複と機能分化が関わること、およびパラログであるRf1は花粉形成過程においてオーソログの機能を相補していると考えられた。したがって、Rf1が稔性回復以外の機能を保持する可能性が示唆された。今後、Rf1進化に核－細胞質の共進化や中立的な側面がどのように関与したか明らかにする必要がある。

今年，我们使用生育能力恢复基因RF1的双重联盟进行了分析和分子进化分析，其中包括与糖糖糖细胞质雄性雄性不育（CMS）的翻译后调节有关的问题。 1）对各种RF1等位基因的功能分析当表征具有不同分子结构和作用力的主要RF1时，RF1的作用力与基因拷贝的mRNA呈正相关，该基因拷贝的mRNA与CMS相关的线粒体基因persatp6的转换后相互作用相互作用。此外，在CMS菌株中发现的PresATP6家族植物在RF1持续菌株中减少了，还原量与相互作用拷贝的mRNA呈正相关。另一方面，在研究带有不同结构的隐性RF1时，编码的副本不会与Presatp6相互作用。基于这些事实，我们成功地开发了一个DNA标记，可以通过存在或不存在相互作用副本来区分从生育能力中恢复过来的等位基因。 RF1系统发育和同步分析的分子进化分析表明，RF1是由该属水平的系统发育重叠引起的。接下来，我们比较了OMA1直系同源物和RF1的功能。使用转化的愈伤组织的研究表明，甜菜和拟南芥OMA1直系同源物都没有与presatp6相互作用。表达分析表明，OMA1直系同源物在整个体内表达，而RF1在男性生殖器官中特别表达。当我们研究未成熟花药中mRNA的表达动力学时，与拟南芥OMA1的表达模式相反，OMA1直系同源物和RF1在甜菜中得到了补充。从这些发现中，人们认为基因的复制和功能分化与RF1的演变有关，而RF1（旁产1个）在花粉形成过程中的直系同源函数补充。因此，有人建议RF1可以保留除生育能力以外的其他功能。将来，有必要阐明RF1进化如何涉及核质质的共同进化和中性方面。