ペレニアルライグラスのCBFホモログ遺伝子の単離と遺伝子座の同定

• 担当機関: （独）農業・食品産業技術総合研究機構 北海道農業研究センター
• 研究期間: 2004～2006
• 研究担当者: 山田敏彦; 小松敏憲; 田瀬和浩; 田村健一; 眞田康治
• 発行年度: 2006
• 要約: ペレニアルライグラスから複数の新規なCBFホモログ遺伝子が単離でき、これらは低温で発現誘導される。４つのCBFホモログ遺伝子がクラスターを形成し５番染色体に座乗する。この領域は他のイネ科作物のCBF遺伝子座および低温耐性関連QTL近傍に相当する。
• キーワード: 飼料作物育種、イネ科牧草、転写因子、マッピング、シンテニー、低温耐性
• 背景・ねらい: CBF(C-repeat binding factor)/DREB(DRE binding protein)は低温等に応答しその下流のストレス耐性関連遺伝子を誘導する転写因子であり、植物の低温馴化における最も重要な因子の一つである。コムギやオオムギでは越冬性などの低温耐性関連形質のQTLがCBF遺伝子座の近傍に位置することから、CBF遺伝子は低温耐性関連形質の選抜マーカーの候補と考えられている。そこで寒地型イネ科牧草であるペレニアルライグラスの越冬性向上のための知見の蓄積を目的として、CBF遺伝子を単離し発現解析を行うとともに、その遺伝子座を同定し多くの知見が蓄積されているムギ類との比較ゲノム的な検討を行う。

成果の内容・特徴

1. CBF遺伝子特有の保存領域を利用し、ペレニアルライグラスcDNAライブラリーからコムギやオオムギ等由来のCBF遺伝子と高い相同性を示す９種のホモログ遺伝子（LpCBF）を単離した。分子系統樹解析の結果、LpCBFはHvCBF3サブグループとHvCBF4サブグループに分類される（図１）。
2. 幼苗を用いた半定量RT-PCRによる発現解析の結果、 LpCBFは低温（４℃）下で１時間以内にmRNAレベルで発現が誘導される。低温下に長期間おいたときの発現パターンは遺伝子により異なり、HvCBF3サブグループの遺伝子は１日目以降発現が低下するのに対し、HvCBF4サブグループの遺伝子は１日目以降も一定レベルで発現する（図２）。
3. 各遺伝子特異的プライマーを用いたマッピングの結果、同じHvCBF3サブグル-プに属するLpCBFIb,II,IIIbおよびIIIcはペレニアルライグラス連鎖地図の５番染色体に2.2cMの範囲にクラスターを形成して座乗する（図３）。
4. ペレニアルライグラスのCBF遺伝子座は、近傍マーカーの情報やこれまでの比較ゲノムデータよりオオムギやコムギのCBF遺伝子座とシンテニーの関係にある。このオオムギやコムギのCBF遺伝子座近傍には低温耐性QTLFr-2が存在する（図３）。

成果の活用面・留意点

1. 低温耐性選抜マーカー開発や低温耐性の向上を目的とした形質転換体の作成の参考となる。
2. 単離された遺伝子の機能解析は行っていない。また、ペレニアルライグラスにおける低温耐性関連QTLとCBF遺伝子座の関係は未解明である。

• カテゴリ: 育種 大麦 寒地 飼料作物 耐寒性