開花は、植物のライフ サイクルの不可欠で非常に複雑な発達段階です。花は植物の生殖器官であり、雄と雌の配偶子を生成し、受精につながり、次世代の種子を設定します.
植物種の生殖の成功は、温度、日照時間、光強度などの多様な外的手がかりに加えて、主に植物ホルモンや植物の概日時計を含む内的要因に応じて誘導される細胞プロセスの厳密な調節に依存しています。このようなプロセスは主に、花のメリステム関連遺伝子とマイクロRNA (miR) をマスター調節因子として含む候補分子スイッチによって支配されています。
miRNA は 21 ～ 24 ヌクレオチド長の非コード RNA であり、遺伝子転写機構の扇動に不可欠であると特定されたさまざまな転写因子を標的とします。 miRNA の遺伝子発現は外部シグナルと内部シグナルの両方の影響を受けるため、これらは細胞遺伝子発現のマスターレギュレーターと見なされます。明らかに、植物ホルモンの 1 つであるオーキシンは、細胞分裂、細胞伸長、および器官の発達と成熟に不可欠です。花の誘導中、オーキシンシグナル伝達経路は、miR167 の直接の標的であるオーキシン応答因子 (ARF6 とARF8 ) および遺伝子発現、さまざまなオーキシン応答エレメント (AuxREs) に下流で結合します。 ) し、それらの転写を調節します。
開花に関連する必須 miRNA の調整された微細な発現ネットワークとその表現型の意味を理解するために、タバコにおける miR167 の標的模倣に基づく減少アプローチを採用して、発現挙動と空間を研究しました。 -開花関連マイクロRNAの時間的バイアス.
開花の誘因とさらなる進行に対する miR167 の効果を観察するために、トランスジェニック タバコ植物でその発現を遺伝的に減少させました。この目的のために、天然の遺伝子工学者 Agrobacterium tumefaciens を使用して、歪んだ miR 切断部位を持つ相補的な miRNA 前駆体オリゴヌクレオチドをタバコの葉の外植片のゲノムに組み込みました。 これらの外植片は、器官形成の誘導のために、ホルモンが豊富な人工培地で培養することができます。推定上の形質転換植物を生成し、対照植物からの表現型の相違を分析するために温室に移すことができます。
興味深いことに、確認されたトランスジェニック模倣系統の表現型分析は、トランスジェニック集団において開花時期の早い表現型と遅い表現型の両方を示しました。異所性導入遺伝子発現データは、miR167 のパーセント減少が、対照植物と比較して、トランスジェニック模倣系統のさまざまな開花時期の表現型と正に関連していることを明らかにしました。 mimic line における miR167 の減少は 60% 未満で、「遅い開花」 を示しました 一方、miR167 の 70% 以上の減少は「早期開花」 を示しました
この観察結果は、特定の遺伝子操作により、開花時期の後期および早期の両方の形態を含むさまざまな表現型の作成につながった、発達の観点からは異常で斬新です。同時に、花の発育に関連する欠陥も、より小さなサイズの花、生存不能な花粉粒、花の異常な生産、および種子の生産なしなどのトランスジェニック模倣系統の中で顕著でした。したがって、形質転換された器官模倣系統におけるそのような多様な表現型の変動は、miR167遺伝子発現レベルの誘導された変化に起因する可能性があります。その結果、miR167 は ARF6 が変化した遺伝子を標的にします。 とARF8 模倣系統で発現し、発生中の細胞のオーキシンシグナル伝達経路に影響を与えます.
さらに、miR156、miR159、および miR172 を含む植物の開花時期に関連する miRNA についても、花芽組織における相対的な遺伝子発現レベルを調べました。 miR167 の誤発現は、直接的または間接的に開花関連 miR の発現低下を引き起こしました。その結果、それらの標的遺伝子も花芽組織でアップレギュレートされ、さまざまな開花時期の形態に貢献しました。特定の時点でのこれらの関連 miRNA の発現比率により、トランスジェニック模倣系統の開花時期が早いまたは遅い表現型になりました。
これらの調査結果は、タバコの miRNA167 強化開花時期表現型のターゲット模倣ベースの減少というタイトルの記事で説明されています via 最近雑誌 Gene に掲載された開花関連 miRNA の空間転写バイアス .この作業は、ゴータム ブッダ大学の Sakshi Arora、 Dhananjay K. Pandey、および Bhupendra Chaudhary によって実施されました。
