米のアミロース含量ファインチューニングを目指したWaxy遺伝子発現制御機序の解明

阐明水稻直链淀粉含量微调的 Waxy 基因表达控制机制

• 批准号: 22K05591
• 负责人: 濱田 茂樹
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hirosaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05591/
• 关键词: イネ; 澱粉; アミロース; 突然変異; 低アミロース; デンプン生合成

食料自給率向上の観点から米の新規用途や高付加価値米の開発が求められるなかで、特に冷めても硬くなりにくい特徴を有する低アミロース米は、業務用米での利用拡大が期待される。これまでイネの低アミロース形質を制御する複数の遺伝子が同定されてきたが、他にも多くの未同定の新規制御遺伝子の存在が考えられている。本研究では、新たな低アミロース性遺伝資源の探索およびデンプン生合成のメカニズム解明を目的とした。つがるロマンを原品種とする突然変異集団から、外観およびヨウ素染色法を用いて低アミロース系統を選抜した結果、白濁した外観を示し、見かけのアミロース含量が約 6 ％ を示す突然変異系統 Amy41 が選抜された。本課題では、この低アミロース性突然変異系統について、原因遺伝子の同定およびデンプン生合成関連遺伝子群の発現解析, デンプン構造を明らかにした。次世代シークエンス解析および SNaPshot 法によるフラグメント解析から、Amy41 の原因遺伝子が Serrate RNA effector molecule 遺伝子 (OsSerrate) であると同定した。Amy41登熟種子中のアミロース合成酵素 GBSSI のタンパク質レベルの発現は、つがるロマンと比べ大幅に減少していることが明らかとなった。さらに、real-time PCR により、他のデンプン生合成関連遺伝子にも転写レベルの発現に影響が見られた。キャピラリー電気泳動によるアミロペクチンの鎖長分布解析から、Amy41 では短鎖の割合が減少し、中長鎖の割合が増加していた。以上の結果から本研究では、GBSSI の発現およびアミロペクチン合成に関与する新規制御因子の同定に成功した。

随着对大米的新用途的需求和高增值大米的发展，以改善食物自给自足，低淀粉稻米的特征是即使在冷却后也不会被加固，预计将扩大其在商业大米中的使用。到目前为止，已经确定了调节水稻低氨基特征的几种基因，但也考虑了许多其他新型的未鉴定的调节基因。这项研究旨在探索新的低氨基遗传资源并阐明淀粉生物合成的机制。使用外观和碘染色方法，从基于Tsugaru Roman作为其原始品种的突变群体中选择突变菌株，突变株Amy41表现出云彩的外观，并表现出明显的链淀粉含量约为6％。在这个主题中，我们鉴定了病因基因，分析了与淀粉生物合成有关的基因组的表达，并揭示了该低氨基糖突变型线的淀粉结构。使用快照方法的下一代测序分析和碎片分析将AMY41的致病基因确定为锯齿状RNA效应子分子基因（osserrate）。发现与Tsugaru Roman相比，链氨基合酶GBSSI的蛋白水平表达显着降低。此外，实时PCR还显示出对其他淀粉生物合成相关基因的转录表达水平的影响。通过毛细管电泳分析淀粉蛋白的链长度分布表明，短链的比例降低了，并且AMY41中介质链的比例增加。基于上述结果，这项研究成功地鉴定了与GBSSI表达和链氨基蛋白酶合成有关的新型调节剂。