ダイズの種皮着色を支配する遺伝子の分子遺伝学的解析

• Project/Area Number: 14760002
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Breeding science
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 千田 峰生 弘前大学, 遺伝子実験施設, 助手 (30261457)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2004: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2003: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2002: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 黄ダイズ / 種皮着色抑制 / I遺伝子 / CHS遺伝子 / PTGS / 植物ウイルス / 斑紋 / サプレッサー / カルコンシンターゼ遺伝子 / 遺伝子ファミリー / ジーンサイレンシング / 転写産物量 / カルコンシンターゼ / クラスター / 構造変異

Research Abstract

本研究では、黄ダイズの種皮着色抑制機構について調査してきた。黄ダイズ種子は、I遺伝子によって種皮着色が抑制されており、実際にIからiへの劣性突然変異体(以後、変異体と省略)では種皮が再び着色される。昨年度は、I遺伝子による種皮着色抑制が色素生合成に重要な酵素であるカルコンシンターゼ(CHS)をコードする遺伝子の転写後ジーンサイレンシング(以後、PTGSと省略)によることを明らかにした。この結果の正当性をさらに裏付けるため、本年度は以下の研究を行った。すなわち、特定の植物ウイルスは感染した黄ダイズの種皮に斑紋を形成させることがあるが、興味あることにこれらの植物ウイルスはいずれもPTGSを解除するサプレッサーを作り出すことがわかっている。このことから、黄ダイズ種皮の斑紋形成は、植物ウイルス由来のサプレッサーが着色抑制にかかわるCHS遺伝子のPTGSを部分的に解除しているためではないかという仮説が考えられた。この仮説を検証するために、本研究では斑紋形成する植物ウイルスに感染した個体と非感染個体間でCHS遺伝子転写産物量の定量比較を行った。PTGSは特定の遺伝子転写産物を分解する現象であるため、PTGSの部分的な解除によって、感染個体は非感染個体に比べ、CHS遺伝子転写産物量の増加が予想される。定量比較の結果、感染個体においてCHS遺伝子転写産物量の有意な増加が見られた。以上のことから、黄ダイズの斑紋形成に関する仮説を支持する結果が得られ、黄ダイズの種皮着色抑制機構がCHS遺伝子のPTGSであることをさらに裏付けるものとなった。

Research Products

• [Journal Article] ダイズ種子の着色メカニズムに迫る!-ウイルス感染による斑紋症状と色素合成に関与する遺伝子のPTGSの関係- (2005)
  • Author(s): 千田峰生, 増田税
  • Journal Title: 化学と生物 (印刷中)
• [Journal Article] Patterning of virus-infected soybean seed coat is associated with suppression of endogenous silencing of chalcone synthase genes. (2004)
  • Author(s): Senda et al.
  • Journal Title: Plant Cell 16 Pages: 807-818
• [Journal Article] Influence of PTGS on chalcone synthase gene family in yellow soybean seed coat. (2004)
  • Author(s): Kasai et al.
  • Journal Title: Breeding Science 54 Pages: 355-360
• [Journal Article] R2R3-MYB transcription factors from Lotus corniculatus var. japonicus differentially regulated in roots and shoots in response to nitrogen starvation. (2004)
  • Author(s): Miyake et al.
  • Journal Title: Lotus Newsletter 34 Pages: 54-59
• [Publications] Senda et al.: "Patterning of virus-infected soybean seed coat is associated with suppression of endogenous silencing of chalcone synthase genes."Plant Cell. (in press). (2004)
• [Publications] Miyake et al.: "Isolation of a subfamily of genes for R2R3-MYB transcription factors showing up-regulated expression under nitrogen nutrient-limited conditions."Plant Molecular Biology. 53. 237-245 (2003)
• [Publications] Wakasa et al.: "A miniature DNA element associated with the genome of pome fruit trees."HortScience. 38. 17-20 (2003)
• [Publications] Senda M. et al.: "Analysis of the duplicated CHS1 gene related to the suppression of the seed coat pigmentation in yellow soybeans"Theoretical and Applied Genetics. 104. 1086-1091 (2002)
• [Publications] Senda M. et al.: "Sequence divergence at chalcone synthase gene in pigmented seed coat soybean mutants of the Inhibitor locus"Genes & Genetic Systems. 77. 341-350 (2002)
• [Publications] Kim H.UK et al.: "New pollen-specific receptor kinases identified in tomato, maize and Arabidopsis : the tomato kinases show overlapping but distinct localization patterns on pollen tubes"Plant Molecular Biology. 50. 1-16 (2002)
• [Publications] Ishikawa R. et al.: "Origin of cytoplasm substituted rice cultivars found in Japan"Theoretical and Applied Genetics. 105. 608-613 (2002)