統合されたトランスクリプトミアとメタボロミア分析により,米のrel1-D変異体における熱耐性に関連するフラボノイド代謝産物と遺伝子が明らかになった

科学分野:

• 植物学
• 分子生物学
• 遺伝学

背景:

• 植物は環境ストレスから身を守るために フラボノイドを含む特殊な代謝物質を産生します
• フラボノイドは,米の高温ストレスなど,様々な条件に耐性を与える.
• フラボノイドの違いを理解することは 気候に耐性のある米の品種を育成するのに不可欠です

研究 の 目的:

• 高温ストレス下での米の遺伝子と代謝物質のプロフィールを比較する.
• 熱耐性における支配的な変異体のロール・エレクト葉1 (rel1-D) の役割を調査する.
• 米の耐熱性におけるフラボノイド経路の関与を明らかにする.

主な方法:

• 比較分析のためにZH11ライスと rel1-D変異体を使用した.
• 徹底したトランスクリプトミアとメタボロミア分析を行った.
• フェノタイプの特徴,遺伝子,代謝物質を統合した相関ネットワークを構築した.

主要な成果:

• rel1-D変異体は,ZH11と比較して,高温ストレス下での生存率が著しく高かった.
• フェニララニンとフラボノイド経路で濃縮された1,184の異なった発現遺伝子と126の異なった豊富な代謝産物が見つかりました.
• rel1- Dの重要なフラボノイド生物合成遺伝子のアップレギュレーションは,熱耐性と正に相関するフラボノイドレベルを高めました.

結論:

• ROLLED AND ERECT LEAF1 (REL1) とフラボノイド代謝物によって制御される潜在的な遺伝子を特定した.
• REL1は,潜在的にフラボノイド生物合成遺伝子発現を調節することによって,熱耐性を影響する.
• フラボノイド代謝は米の耐熱性の重要な要因であり,作物の改善にも影響する.