ゲノム

Scientific Reports volume 12、記事番号: 10165 (2022) この記事を引用

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C2H2 ジンクフィンガータンパク質 (C2H2-ZFP) 遺伝子ファミリーは、植物における環境ストレスやその他のいくつかの生物学的プロセスに応答して重要な役割を果たします。 高麗人参は、アジアや北米で栽培されている貴重な薬草です。 しかし、高麗人参における C2H2-ZFP 遺伝子ファミリーとその機能についてはほとんど知られていません。 今回、我々は高麗人参から、PgZFP 遺伝子ファミリーとして定義される 115 個の C2H2-ZFP 遺伝子を同定しました。 それは 5 つのグループに分類され、8 つの保存されたモチーフを特徴とし、各遺伝子にはそのうち 1 つから 6 つが含まれていました。 ファミリー遺伝子は 17 の遺伝子オントロジーのサブカテゴリーに分類されており、さまざまな生物学的プロセスに応答する多数の制御要素を有しており、それらの機能的分化が示唆されています。 115 個の PgZFP 遺伝子は結実段階で 228 個の転写産物にスプライスされ、組織、発生段階、遺伝子型によって発現が劇的に異なりますが、それらは共発現ネットワークを形成しており、機能的な相関関係が示唆されています。 さらに、塩ストレスに対する植物の応答に積極的に関与する遺伝子ファミリーから、PgZFP31、PgZFP78-01、PgZFP38、およびPgZFP39-01の4つの遺伝子が同定された。 これらの結果は、PgZFP 遺伝子ファミリーの起源、分化、進化、機能に関する新たな知識と、C2H2-ZFP 遺伝子の研究および高麗人参やその他の植物種への応用のための新たな遺伝子リソースを提供します。

高麗人参は貴重な薬草として人間の健康食品、医薬品、化粧品などに広く使用されています。 その主な生理活性成分であるジンセノサイドは、数種類の癌を予防、抑制、治療することが示されています 1、2、3。 そのため、近年、高麗人参のゲノム研究が盛んに進められています。 Xu et al.4 は、高麗人参ゲノムの最初の草案を報告しました。 Kim ら 5 は、別の遺伝子型の高麗人参ゲノムの草案を発表し、そこから 59,352 個の遺伝子が同定されました。 最近、Wang ら 6 は、3 番目の遺伝子型の高麗人参ゲノムの染色体サイズのアセンブリを報告し、そこから 65,913 個の遺伝子が同定されました。 Wangら7は、14の組織で発現した4年生高麗人参植物のトランスクリプトームを配列決定し、130,557の遺伝子モデルからスプライシングされた248,992の転写ユニジーンを組み立て、14の組織におけるそれらの発現を定量した。 これらのゲノムおよびトランスクリプトームのリソースは、高麗人参の研究と育種にとって重要な遺伝子のゲノムワイドな同定と特性評価に有用なツールを提供してきました。

C2H2 ジンクフィンガータンパク質 (ZFP) 遺伝子ファミリーは、非生物的および生物的ストレスに対する植物の応答、植物の成長と発育、およびホルモンシグナル伝達において重要な役割を果たすことが示されています。 たとえば、シロイヌナズナの C2H2-ZFP 遺伝子 ZAT18 を過剰発現させると、乾燥耐性が向上しました 8。 C2H2 転写因子をコードするイネの bsr-d1 遺伝子は、イネいもち病に対する耐病性と免疫力を高めました9。 トマトの SlZFP2 遺伝子は、果実の発育中の ABA 生合成の制御に関与し、それによって開花制御因子の転写阻害を通じて果実の発育を阻害します10。 C2H2-ZFP 遺伝子ファミリーは、作物生産にとって重要な塩ストレスに対する植物の応答に積極的に関与していることが報告されています 11。 トマトの C2H2-ZFP 遺伝子 SlZF3 の発現により、植物の耐塩性が強化されました 12。 シロイヌナズナにおけるZoysia japonica ZjZFN1の発現は、種子の発芽、塩ストレスに対する植物の適応性、および塩ストレス条件下での緑色子葉の割合を改善しました13。 シロイヌナズナのAZFおよびSTZ遺伝子は転写抑制活性を有しており、したがって塩ストレスに応答する14。 イネの OsZFP213 遺伝子は OsMAPK3 と相互作用し、耐塩性を強化することが示されています 15。 ダイズとシロイヌナズナでは、GmZAT4 は PEG と NaCl のストレス耐性と ABA 応答において重要な役割を果たしました 16。