麹菌のクロロフィル生合成と初期葉緑体発生を制御する黄色蛍光遺伝子の特性評価とファインマップの作成

Characterization and Fine Mapping of a Yellow-Virescent Gene Regulating Chlorophyll Biosynthesis and Early Stage Chloroplast Development in .

• Chuanji Zhao
• Lijiang Liu
• Luqman Bin Safdar
• Meili Xie
• Xiaohui Cheng
• Yueying Liu
• Yang Xiang
• Chaobo Tong
• Jinxing Tu
• Junyan Huang
• Shengyi Liu

抄録

クロロフィルの生合成と葉緑体の発達は、光合成や植物の成長に重要な役割を果たしているが、多くの作物ではその制御機構が不明瞭である。本研究では、葉緑素の蓄積量が減少し、葉緑素の発生が遅れる黄若葉、黄枯葉を呈する黄枯葉変異体を単離した。BCF集団のA03番染色体上の分子マーカーyvl-O10とInDel-O6の間の70kbの間隔に遺伝子座をマッピングし、全ゲノム再配列とバルク偏析を用いて解析した。この変異体は、Mg-プロポルフィリンIXキレートアーゼ（）のHサブユニットをコードするコード化配列にCからTへの'置換を有していた。この突然変異体では、タンパク質の構造が不完全になり、活性が低下した。 また、光化学系 II および I の制御遺伝子を転写する RNA ポリメラーゼをコードするプラスチドの機能も阻害され、クロロフィル a/b やカロテノイドの含有量が減少し、葉緑体の構造が劣化した。これらの結果は、1ヌクレオチド突然変異体ではPEP活性が低下し、葉緑体の発生と葉緑体の生合成が阻害されることを説明している。

Chlorophyll biosynthesis and chloroplast development are crucial to photosynthesis and plant growth, but their regulatory mechanism remains elusive in many crop species. We isolated a yellow-virescent leaf () mutant, which exhibited yellow-younger-leaf and virescent-older-leaf with decreased chlorophyll accumulation and delayed chloroplast development. We mapped locus to a 70-kb interval between molecular markers yvl-O10 and InDel-O6 on chromosome A03 in BCF population using whole genome re-sequencing and bulked segregant analysis. The mutant had a 'C' to 'T' substitution in the coding sequence of , which encodes putative H subunit of Mg-protoporphyrin IX chelatase (). The mutation resulted in an imperfect protein structure and reduced activity of It also hampered the plastid encoded RNA polymerase which transcribes regulatory genes of photosystem II and I. Consequently, the chlorophyll a/b and carotenoid contents were reduced and the chloroplast ultrastructure was degraded in mutant. These results explain that a single nucleotide mutation in impairs PEP activity to disrupt chloroplast development and chlorophyll biosynthesis in .

Copyright © The Author(s) 2020. Published by the Genetics Society of America.