モチコムギにおけるwaxy遺伝子の変異の解明

• 担当機関: 東北農業試験場
• 研究期間: 1998～1998
• 発行年度: 1998
• 要約: モチコムギが顆粒性澱粉合成酵素(Wxタンパク質)を欠く原因は、それらをコードする３種のwaxy 遺伝子Wx-A1、Wx-B1、Wx-D1それぞれに23ｂｐの欠失、完全欠失、588ｂｐの欠失変異が生じているためである。
• 背景・ねらい: アミロース合成のキー酵素である顆粒性澱粉合成酵素は、イネ科植物では、waxy 遺伝子座にコードされ、Wx（ワキシー）タンパク質と呼ばれる。A,B,Dゲノムから構成される異質６倍体の普通系コムギ（Triticum aestivum L. ）は、各ゲノム由来の３種のwaxy 遺伝子（Wx-A1、Wx-B1、Wx-D1）を持つ。そのためWxタンパク質も３種類（Wx-A1、Wx-B1、Wx-D1）存在し、全てのタンパク質を欠くモチ変異体は、存在しなかった。しかし、３種のWxタンパク質のうち１ないし２個を欠く部分的モチ変異体の組み合わせにより、Wxタンパク質を完全に欠き、そのためアミロースを欠く、モチコムギが作出された。モチコムギには、変異を起こした３種のwaxy 遺伝子が集積されており、その変異の原因を分子レベルで解明することは、コムギの遺伝子発現機構の理解と遺伝子操作による品種改良のための基礎知見となると考えられる。そこで、モチコムギにおけるwaxy 遺伝子の発現及び塩基配列に生じた変異を解析し、アミロースが合成されない理由を明らかにした。

成果の内容・特徴

1. モチコムギの未熟種子では、非常に弱いがwaxy 遺伝子の転写産物が確認され(図1)、その大きさは、正常な転写産物(2.4kbp)より若干小さい。
   
2. モチコムギのWx-A1 遺伝子には、翻訳開始点を含むエクソン部分とそれに続くイントロンにまたがる23bpの欠失と４bpのフィラーDNAが存在する。そのため正常のスプライシングが行われず、トランジットペプチドをコードする配列のほとんどを欠き、通常の転写産物より117bp小さいmRNAが転写される(図2)。
   
3. ゲノミックサザンにより、モチコムギにおいては、Bゲノム由来のwaxy 遺伝子は確認されず、Wx-B1 遺伝子は完全に欠失している。
   
4. モチコムギのWx-D1 遺伝子には、最終エクソンから未転写領域にかけ588bpの欠失と12bpのフィラーDNAが存在する。そのため、正常な3'末端を欠き、未転写領域を含む通常の転写産物に比べて96bp小さい産物が転写される(図3)。
   

• 成果の活用面・留意点: 得られた塩基配列を利用することにより、部分的モチ変異体の選抜がPCRを使い可能となり、低アミロース小麦の品種育成が効率的に行える。変異を起こしたWx-A1、Wx-B1 遺伝子は「関東107号」由来、Wx-D1 遺伝子は「白火」由来である。
• カテゴリ: 小麦 品種 品種改良