與植物的先天耐熱性有關之蛋白質及基因

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

102124196

專利證號

I 626249

專利獲證名稱

與植物的先天耐熱性有關之蛋白質及基因

專利所屬機關 (申請機關)

國立中央大學

獲證日期

2018/06/11

技術說明

溫室效應導致全球氣溫上升，嚴重威脅農作物的品質及產量。為找出植物負責耐受高溫逆境的遺傳決定因子，本研究利用化學突變劑，使阿拉伯芥產生點突變，進而篩選出一對高溫喪失熱耐受性的突變株，命名為heat-intolerant 4-1 (hit4-1)。透過遺傳圖譜選殖法，本研究鑑定出造成此熱敏感性狀的起因，是因為編號At5g10010之基因發生突變所致(此後吾人稱此基因為HIT4，其所轉譯出之蛋白質產物為HIT4)。HIT4過去未曾被研究過，是以HIT4的分子功能及其對細胞的生理作用完全未知。利用阿拉伯芥原生質體觀察螢光標定之HIT4蛋白質，吾人發現其在細胞中集中分佈於由異染色質(heterochromatin)所聚集形成的染色中心(chromocenter)上。近年已有研究指出，長期高溫逆境會促使異染色質緊密摺疊的結構消失，並可使平時靜默不轉錄(TGS)的重複序列活化。因此，藉由DAPI-staining 及螢光原位雜交(FISH)觀察染色中心構型的變化，吾人進一步發現持續性高溫處理所誘發的染色中心去凝縮(chromocenter decondensation)現象，在hit4-1突變株中不會發生。此外，長時間高溫逆境下能活化內生性及外源性TGS的現象，在hit4-1突變株中並不顯著。然而，熱休克蛋白質(heat shock protein)基因在hit4-1與野生型植株中受熱誘導的表現量則是相當。綜合以上發現，本研究首次揭露了HIT4是一個全新的植物熱逆境反應調節分子，具有重塑染色質構型 (chromatin remodeling)的功能，該功能可促使TGS活化，且此調節機制對於植物的先天耐熱能力是必要的。 The Arabidopsis mutant heat-intolerant 4-1 (hit4-1) was isolated on the basis of its inability to withstand prolonged heat stress. Map-based cloning of hit4-1 revealed that the heat intolerant phenotype is attributable to a mutation in At5g10010 gene. HIT4 encodes a plant-specific protein for which the molecular function has yet to be studied. Subcellular localization revealed the HIT4 has a subnuclear localization to chromocentres. DAPI-staining analysis and FISH using a probe that recognizes the 180bp centromeric repeats showed that heat-induced chromocentre decondensation was inhibited in nuclei of hit4-1under sustained heat stress and sudden heat shock treatment. Moreover, heat reactivation of various TGS loci was found to be attenuated in hit4-1. Collectively, these results revealed that HIT4 defines a novel TGS regulator that acts at the level of heterochromatin organization and is essential for basal thermotolerance in plants.

備註

本部(收文號1090071728)同意該校109年11月30日中大研產字第1091401301號函申請終止維護專利(中央)

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