綿花（ ）-イノシトール-1-リン酸合成酵素（ ）遺伝子は、.NETの根細胞伸長を促進する

A Cotton () -Inositol-1-Phosphate Synthase () Gene Promotes Root Cell Elongation in .

• Rendi Ma
• Wangyang Song
• Fei Wang
• Aiping Cao
• Shuangquan Xie
• Xifeng Chen
• Xiang Jin
• Hongbin Li

抄録

-イノシトール-1-リン酸合成酵素（MIPS、EC 5.5.1.4）は、植物の成長・発達、ストレス応答、細胞内シグナル伝達に重要な役割を果たしている。ここでは、ゲノムワイド解析により、4本の染色体に固定されている4つの遺伝子を同定し、その系統関係、進化のダイナミクス、遺伝子構造、モチーフの分布を解析したところ、原核生物から緑の植物まで高い保存性を持ち、さらにエキソン-イントロン構造解析を行ったところ、植物ではより多様な遺伝子が存在することが明らかになった。4 メンバーのうち、繊維の高速伸長発達の初期段階で顕著に蓄積された発現を基に、植物の発達や細胞成長に関与する機能を調べるために、機能喪失変異体では異所性の発現を持つ遺伝子を選択した。その結果、変形した子葉、矮小化した植物、花序枝の増加、一次根長の減少といった異常な表現型を完全に補う機能的な遺伝子であることが示された。さらに、変異体では短縮した根細胞が回復し、野生型では異所性発現により正常な根細胞が有意に促進された。これらの結果は、綿花のファミリー遺伝子を理解するための基礎となるものであり、植物の細胞伸長のポジティブな調節因子として機能している可能性を示唆している。

-inositol-1-phosphate synthase (MIPS, EC 5.5.1.4) plays important roles in plant growth and development, stress responses, and cellular signal transduction. genes were found preferably expressed during fiber cell initiation and early fast elongation in upland cotton (), however, current understanding of the function and regulatory mechanism of genes to involve in cotton fiber cell growth is limited. Here, by genome-wide analysis, we identified four genes anchoring onto four chromosomes in and analyzed their phylogenetic relationship, evolutionary dynamics, gene structure and motif distribution, which indicates that genes are highly conserved from prokaryotes to green plants, with further exon-intron structure analysis showing more diverse in plants. Of the four members, based on the significant accumulated expression of at the early stage of fiber fast elongating development, thereby, the was selected to investigate the function of participating in plant development and cell growth, with ectopic expression in the loss-of-function mutants. The results showed that is a functional gene to fully compensate the abnormal phenotypes of the deformed cotyledon, dwarfed plants, increased inflorescence branches, and reduced primary root lengths in mutants. Furthermore, shortened root cells were recovered and normal root cells were significantly promoted by ectopic expression of in mutant and wild-type plants respectively. These results serve as a foundation for understanding the family genes in cotton, and suggest that may function as a positive regulator for plant cell elongation.