新規受容体キナーゼが制御するトマト単為結果性の制御機構解明

• Project/Area Number: 18J00528
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Horticultural science
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 嘉祥寺谷 幸子 筑波大学, 生命環境系, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 単為結果 / 植物 / トマト / 転写因子

Outline of Annual Research Achievements

トマト（Solanum lycopersicum, Sl）において、受粉なしで着果する単為結果性は重要な形質である。SlPAT-2は単為結果性を誘導する遺伝子であり、植物特有の転写因子と考えるZHDをコードしている。ZHDはヘテロダイマーやホモダイマーを形成して遺伝子発現を制御していると考えられる。本研究では、SlPAT-2が単為結果性を誘導する遺伝子発現制御の分子機構を明らかとすることを目的として以下の実験を行った。
Slpat-2の相補性検定を行うため、ゲノム編集により作出されたSlpat-2変異体にSlPAT-2を導入し、導入遺伝子が確認されたT1世代を獲得した。次に、SlPAT-2の細胞内局在を明らかにするため、タバコ一過的発現系により、GFPを付加したSlPAT-2のGFP蛍光を観察した。GFP単独では細胞全体で発現が見られたが、GFP-SlPAT-2/SlPAT-2-GFPでは核に強いシグナルが観察された。SlPAT-2は核に局在し、転写因子として機能することを示唆した。また、SlPAT-2のChIP-seqを行うため、同コンストラクトをトマトに導入してGFP付加PAT-2タンパク質を検出したが、トマト葉において、GFP付加SlPAT-2のシグナルが検出されなかった。そのため、ネイティブプロモーター下でSlPAT-2-FLAGを発現させた植物を使用し、ChIP-seq解析を行うことにした。
さらに、ゲノム編集により作成したSlPAT-2と同族ZHDの二重変異体で、非常に強い表現型を示した個体の単為結果性を評価するため、二重変異体および一重変異体（SlPAT-2に変異を持たない）を選抜して、それぞれ３、２アレルを獲得した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Loss-of-function of a tomato receptor-like kinase impairs male fertility and induces parthenocarpic fruit set (2019)
  • Author(s): Takei H, Shinozaki Y, Yano R, Kashojiya S, Hernould M, Chevalier C, Ezura H, Ariizumi T
  • Journal Title: Frontiers in Plant Science Volume: 10 Pages: 403-403
  • DOI: 10.3389/fpls.2019.00403
  • NAID: 120007133649
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Target-AID法による単為結果性トマト作出 (2019)
  • Author(s): 嘉祥寺谷 幸子
  • Organizer: 日本植物細胞分子生物学会
• [Presentation] The optimization of single base editing technology by Target-AID in tomato (2018)
  • Author(s): 嘉祥寺谷 幸子
  • Organizer: 第15回 日本ナス科コンソシアム年会
  • Invited