A kukorica Adh1 gén szervspecifikus expressziójának tanulmányozása
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Genetikai, Mikrobiológiai és Biotechnológiai Intézet (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences)
Participants
Dallmann, Géza Kristóf, Zoltán
Starting date
2001-01-01
Closing date
2005-12-31
Funding (in million HUF)
7.234
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
A SZIE MKK Genetika és Nemesítés Tanszékén kolhicin kezeléssel előállított S25 autotetraploid wf9 kukorica vonalban talált spontán szevspecifikus Adh1-F mutáció (Adh1-Fm4x1) öröklődését tanulmányoztuk a vad típusú Adh1-SSSS alléllal történő keresztezés után az F1 és az F2 nemzedékekben az anaerob scutellum és a pollen natív PAGE mintázata alapján, illetve a pollen hisztokémiai festése után. A spontán mutáció hatására létrejött szervspecifikus Adh1 génexpresszió változás mind a pollen, mind pedig a petesejt útján átadódott, és mindkét nemzedékben megjelent. Az F1 nemzedékben az Adh1 mutáns F allél 24%-kal csökkentette az expressziót az anaerob scutellumban és a pollenben. A mutáns F allélt az egy és a két sávos mintázatok megjelenése, illetve a várttól eltérő intenzitási arányok jelezték mind az anaerob scutellumban mind pedig a pollenben. A DNS szekvenálások az 5’ UTR régió két helyén, a +46 és a +70 régiókban G→A és C→T báziscseréket mutattak, amelyek a szekvencia bank szerint Ds-Ac revertációra utalnak. A báziscserék feltehetően a Ds1 elem kivágódásának helyei. A +46 régióban a báziscsere egy, gametofitikus génexpresszióért felelős motívum, a GGGATCGA első bázispárjában volt. A kísérleteinkben tapasztalt szervspecifikus génexpresszió változást is feltehetően ez okozhatta. A fehérje szekvenális adatok szerint az ugyancsak az 1. kromoszómán lévő Glb1-S gén overexpressziója miatti fehérje túltermelést mutatták. A korai embrió fejlődésért felelős Glb1-S gén expressziós mintázatának változása magyarázatot adhat a kísérleteinkben tapasztalt embrió és scutellum hiányra.
Results in English
An organ-specific Adh1-Fm4x1 mutant has been isolated from the autotetraploid S25 wf9 maize line. The enzyme activity in the anaerobic scutellum is normal or slightly reduced. No activity or approximately 33-75% of the normal levels of ADH1 was observed in the pollen grains. One- and two-banded patterns could be detected in the anaerob scutellum of the Adh1-mFFF/Adh1-SSSS heterozygotic seeds, indicating that F • F homodimers were missing or unstable.
DNA sequence analyses of the wild type allele, the Adh1-Fm4x1 mutant allele and 4 revertants revealed that the Adh1-Fm4x1 mutation contains a Dissociation (Ds1) transposable element in the 5’ untranslated leader of the maize Alcohol dehydrogenase-1 (Adh1) gene, which regulates organ-specific expression at a quantitative level. Base pair substitutions such as G→A and C→T occurred at positions +46 and +70, around the original position of the Ds1 element. The G→A substitution appears in the GGGACTGA motif where a G residue substituted for a A residue in the first base pair. The motif promote pollen-specific ADH1 expression. In the GGATCGA motif a C residue substituted for a T residue in the fifth base pair. The motif occurs once at position +19 and again at position +70. But base pair substituion appears only at position +70.
Overexpression of the Glb1-S gene product that caused by the activity of a nearby transposon was revealed by protein sequencing. The change in the Glb1-S gene expression pattern possibly explains the presence of embryo and scutellum lack seeds.
Marta Novak-Hajos, Zoltan Kristof, Geza Dallmann: Altered organ-specific expression of Adh1 gene in autotetraploid maize (Zea mays L.), ''Genetic variation for plant breeding'', Proceedings of the 17th EUCARPIA General Congress (Vollmann, J., Grausgruber, H., and Ruckenbauer, P. eds.) 320-321., 2004
Marta Novak-Hajos, Zoltan Kristof, Geza Dallmann: Pontmutáció az autotetraploid kukorica ADH1 RNS 5' UTR régiójában, XII. Növénynemesítési Tudományos Napok összefoglalói. p.46., 2006
Marta Novak-Hajos, Zoltan Kristof, Geza Dallmann: Altered organ-specific expression of Adh1 gene in autotetraploid maize (Zea mays L.), ''Genetic variation for plant breeding'', Proceedings of the 17th EUCARPIA General Congress (Vollmann, J., Grausgruber, H., and Ruckenbauer, P. eds.) 320-321., 2004
