シロイヌナズナの根Cu耐性に関与するCu輸送蛋白遺伝子HMA5とCu耐性の自然変異との関係

抄録

Cuは必須微量元素であるが、過剰なCuは根の生育を阻害する。本研究ではLer/Cvi RILsの相対根長を指標としたQTL解析から、根のCu耐性QTL1（寄与率52%）を第1染色体に検出した。全体に対する地上部のCu含量はQTL1＝耐性型（Ler）>感受性型（Cvi）であり、QTL1はCuの根から地上部への移行制御に関与していると考えられた。QTL1にはCu輸送蛋白遺伝子P_IB-1-type ATPase HMA5が座乗し、HMA5-KOは根のCu蓄積により超感受性を示す。LerはHMA5-KOの感受性を相補したが、Cviは相補しなかった。よってQTL1原因遺伝子はHMA5遺伝子であると結論した。CviとLer-HMA5の間には2つのアミノ酸多型が存在した。酵母相補性試験から、N923T置換がCvi-HMA5の機能損失を説明するQTNであることがわかった。この多型は、P_IB-1-type ATPaseで完全に保存されているN(x)₆YN(x)₄Pモチーフに存在した。感受性Chi-2にも同様にP626L置換がCPC(x)₆Pモチーフに存在した。しかし、40種の野生株間ではアミノ酸多型と耐性差に関連性はなく、100種類の野生株間では根からのCu移行率と根のCu耐性に有意な正相関はなかった。