Artificial feedback technology to understand the genetic redundancy

人工反馈技术了解遗传冗余

基本信息

批准号：
21K19037
负责人：
上田実
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

植物のほとんどの生理機能は植物ホルモンによって制御されており、その進化的起源から複雑な植物ホルモンシグナル伝達ネットワークを解明する試みが盛んである。ジャスモン酸イソロイシン（JA-Ile）は、植物の病原菌感染や虫による食害への防御応答、二次代謝活性化などの作用をもつ植物ホルモンである。JA-Ileが多様な生物応答を引き起こす機構の一端は、受容体の解明によって明らかになった。モデル植物シロイヌナズナは13種のAtCOI1-AtJAZ共受容体ペアをもち、進化した陸上植物は多くのCOI1-JAZ共受容体ペアをもつ。高等植物では、これらが冗長的に機能しつつ、それぞれ異なる生物応答を制御している。一方、始原陸上植物ゼニゴケのMpCOI1-MpJAZ共受容体ペアは1種類のみであり、進化の過程でCOI1-JAZ共受容体ペアに重篤な遺伝的冗長性が発生したことが分かる。本研究では、始原陸上植物ゼニゴケの真の始原植物ホルモンを同定し、これをツールとして用い、遺伝子改変シロイヌナズナに投与することで、高等生物に残存する、冗長性出現以前の原始的なシグナル伝達系のみを選択的に動かすことを目的とする。本年度は、ゼニゴケの始原ホルモンとして新規のホルモン分子を同定することに成功し、これらと既知の始原ホルモン分子dn-cis/iso-OPDAとの比較を行うことで、ツール分子としての有用性を検討した。また、in vitro評価系の構築を行うと共に、遺伝子組み換え植物体の作成を行った。

植物的大多数生理功能都由植物激素控制，并且有许多尝试从其进化起源阐明复杂的植物激素信号网络。异亮氨酸（Ja-ire）是一种植物激素，其作用可防止植物，昆虫和继发代谢激活中的致病性感染。通过阐明受体揭示了JA-IE触发不同生物学反应的机制之一。模型植物拟南芥具有13个ATCOI1-ATJAZ共受体对，而进化的土地植物具有许多COI1-JAZ jaz共受体对。在较高的植物中，这些功能冗余，每个功能都控制着不同的生物学反应。另一方面，原始土地植物中只有一个MPCOI1-MPJAZ受体对，并且可以看出，在进化过程中，COI1-JAZ共受体对中发生了严重的遗传冗余。这项研究旨在确定原始土地植物的真正原始植物激素，瘦苔藓，并将其施用到转基因的拟南芥中，以选择性地驱动在冗余出现之前保留在更高生物体中的原始信号系统。今年，我们成功地确定了一种新型的激素分子为豹纹中的原始激素，并将其与已知的原始激素分子DN-CIS/ISO-OPDA进行了比较，并检查了其作为工具分子的有用性。另外，构建了体外评估系统，并制备了转基因的植物。