イネにおけるTos17でタグされた根の形態に関する突然変異系統の分子遺伝学的解析

植物の根は，作物の栽培上大変重要な器官であるにもかかわらず，その遺伝学的研究は少ないのが現状である．本研究では，イネ内在性レトロトランスポゾンTos17の挿入変異系統群であるミュータントパネルを用いて，根の形態に関わる遺伝子の単離を目的として実験を行った．最初に，イネ品種日本晴由来のミュータントパネルのR1世代5,568系統を水耕栽培し，幼苗期に根突然変異体を分離する系統をスクリーニングした．続いて，後代検定で根突然変異系統と確認された56系統について，Tos17をプローブとするゲノミックサザン分析による表現型との連鎖解析を行った．その結果，Tos17でタグされた根突然変異系統が1系統（NC6949）獲得された．詳細な形態観察により，この突然変異体は少冠根，少側根，矮性，細葉及び不稔の表現型を示すことが明らかとなった．この突然変異系統では，第1染色体短腕上に座乗するputative alliinase遺伝子の第3エキソンにTos17が挿入されていることが明らかとなった．我々はこの遺伝子をOsAll1（Oryza sativa alliinase 1）と名付けた．相補性検定により，OsAll1のゲノム配列全長を導入した形質転換イネでは，osall1突然変異体で観察されたすべての形態異常が回復したことから，これらの形態異常はOsAll1遺伝子の破壊に起因していることが示唆される．一方，イネゲノムにはOsAll1遺伝子を含め4個のalliinase様遺伝子が存在する．カルス，葉及び根におけるこれらの遺伝子の発現様式を解析した結果，これらは独自の発現様式を示すことが明らかとなった．これらの結果から，OsAll1は進化の過程で他のalliinase様遺伝子と機能的に分化したことが推察された．

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Although plant roots are one of the most important organs for crop cultivation, root studies lag behind due to various difficulties. The objective of the present study was to isolate genes related to root morphology using ‘mutant panel’, rice retrotransposon Tos17-insertion mutant lines. First, we grew 5,568 R1 lines regenerated from tissue culture of Oryza sativa L. cv. Nipponbare in water culture, and screened the lines which segregated root mutants at the seedling stage. Then, 56 root mutant lines that were confirmed by the progeny test, were analyzed by genomic Southern hybridization using Tos17 as a probe. As a result of linkage analysis, we obtained one Tos17-tagged mutant line, NC6949. The phenotype of this mutant line was as follows: dwarf, narrow leaves and reduced numbers of crown roots and lateral roots. In this line, Tos17 was inserted in the third exon of the putative alliinase gene on the short arm of chromosome 1 and the presence of this insertion cosegregated with the mutant phenotype. We designated the gene tagged by Tos17, as OsAll1 (Oryza sativa alliinase 1). In a complementary experiment in which a 6kb genomic fragment containing alliinase/ORFs and its putative promoter region was introduced into the osall1 mutant, the root morphology in the transgenic plant was rescued. Based on these observations, it was concluded that the abnormal root morphology of the osall1 mutant obtained in this study was caused by knock out of the OsAll1 gene. In the rice genome, at least 3 other alliinase-like gene sequences are present and form a multigene family, but their expression patterns were different, suggesting that OsAll1 was functionally differentiated from the others.

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ja : 育種学研究
en : Breeding research

巻 7, 号 4, p. 171-178, 発行日 2005-12-01

出版者

日本育種学会

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収録物識別子

1344-7629

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AA11317194

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