遺伝的ストレス応答性遺伝子のゲノムワイドな同定と機能解析

Genome-Wide Identification of the Physic Nut WUSCHEL-Related Homeobox Gene Family and Functional Analysis of the Abiotic Stress Responsive Gene .

• Yuehui Tang
• Han Li
• Yaxin Guan
• Shen Li
• Chunfei Xun
• Yanyang Dong
• Rui Huo
• Yuxi Guo
• Xinxin Bao
• Enqing Pei
• Qianmiao Shen
• He Zhou
• Jingjing Liao

抄録

遺伝学的には、植物に特異的なWOX転写因子は、植物の発生と生物学的ストレスへの応答において重要な制御機能を持っています。しかし、これまで物理ナッツ植物において、WOXファミリーのメンバーの同定と機能解析はほとんど報告されていませんでした。我々の研究では、物理ナッツに含まれる12個の遺伝子（）を同定し、これらの遺伝子を古代クラッド、WUSクラッド、中間クラッドに対応する3つのグループに分類した。RNA-seqとqRT-PCRを用いた発現解析の結果、ほとんどの遺伝子が少なくともいずれかの組織で発現していたが、5つの遺伝子は干ばつや塩ストレスに高い応答性を示すことが明らかになった。また、プロトプラスト細胞の細胞内局在性を解析したところ、核内局在性タンパク質をコードする遺伝子が発見された。-過剰発現植物は干ばつストレスに対する感受性が高く、トランスジェニック植物は干ばつ条件下ではプロリン含量とCAT活性が低下し、相対的な電解質漏出量が増加し、MDA含量が増加し、水分損失率が高くなることが示唆された。また、ストレスに関連する遺伝子の発現は、野生型イネと比較して明らかに低いことが明らかとなった。干ばつ耐性を低下させる過剰発現イネについてのさらなるデータは、生物学的ストレスに応答する遺伝子の潜在的な役割を検証するものであった。この研究は、遺伝子の機能解析をさらに進め、物理的なナット作物の改良を行うための基盤を提供するものである。

Plant-specific WOX transcription factors have important regulatory functions in plant development and response to abiotic stress. However, the identification and functional analysis of members of the WOX family have rarely been reported in the physic nut plant until now. Our research identified 12 genes () in physic nut, and these genes were divided into three groups corresponding to the ancient clade, WUS clade, and intermediate clade. Expression analysis based on RNA-seq and qRT-PCR showed that most of the genes were expressed in at least one of the tissues tested, whereas five genes were identified as being highly responsive to drought and salt stresses. Subcellular localization analysis in protoplast cells showed that encoded a nuclear-localized protein. -overexpression plants increased sensitivity to drought stress, and transgenic plants suggested a lower proline content and CAT activity, higher relative electrolyte leakage, higher MDA content, and higher rate of water loss under drought conditions. Expression of some stress-related genes was obviously lower in the transformed rice lines as compared to their expression in wild-type rice lines under drought stress. Further data on -overexpressing plants reducing drought tolerance verified the potential role of genes in responsive to abiotic stress. Collectively, the study provides a foundation for further functional analysis of genes and the improvement of physic nut crops.

Copyright © 2020 Tang, Li, Guan, Li, Xun, Dong, Huo, Guo, Bao, Pei, Shen, Zhou and Liao.