植物のクチクラ形成を調節する乾燥応答ネットワークの解析
Project/Area Number |
20K05833
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
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Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization (2021-2022) Institute of Physical and Chemical Research (2020) |
Principal Investigator |
浦野 薫 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 契約研究員 (30391882)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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Keywords | 環境ストレス応答 / 転写調節 / クチクラ形成 / 乾燥ストレス応答 / クチクラ / 転写制御 |
Outline of Research at the Start |
本研究では、乾燥初期に応答するAP2/ERF転写因子のEDTFに着目して機能解析を行い、植物の乾燥ストレスに応答したクチクラ形成促進機構を明らかにする。研究計画の概要は、①EDTFが制御するワックス合成経路の解析、②組織特異的プロモーターを用いたEDTF活性化によるクチクラ強化植物の作成と乾燥耐性評価、③EDTFタンパク質の相互作用因子の解析である。
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Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナに存在するEDTFファミリー遺伝子の乾燥ストレス応答時の役割を明らかにするため、主要な役割を果たすことが予想されているEDTF1,2,3に加え、EDTF4,5,6遺伝子のクチクラ形成機構に関わる機能解析を行った。EDTF1,2,3のトリプル変異体(edtf-tri)を用いて、クチクラ形成に関与する遺伝子の発現変化とEDTF1,2,3による転写活性について解析した。クチクラ形成に関与するクチンとワックスの合成関連遺伝子やその調節に関与する転写因子遺伝子のedtf-triにおける発現を調べた。その結果、極長鎖脂肪酸合成に関与する遺伝子(KCS2)、アルカン合成遺伝子(CER1, CER1-like)、転写因子のSHN3の乾燥ストレスに応答した発現がedtf-triにおいて抑制されることが明らかになった。また、EDTF1,2,3がCER1とSHN3の転写を活性化することが明らかになった。一方、EDTF1,2,3,4,5,6の6重変異体(edtf-sex)をゲノム編集で作成し、その表現型と下流遺伝子の発現への影響を調べた。edtf-sexはクチクラの構造や乾燥ストレス耐性などedtf-triと比較して大きな違いは検出されず、6重変異体の相加的な効果は不明瞭であった。edtf-sexにおける、クチクラ合成関連遺伝子の発現は、一部の遺伝子の乾燥ストレス応答性に変化が生じていた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
6個のEDTF遺伝子ファミリーを欠損した6重変異体中にGFP-EDTF1タンパク質を導入した植物を作成し、クロマチン免疫沈降解析や共免疫沈降解析を行い、EDTF1の結合領域の同定を試みたが、EDTF1が結合するプロモーター領域を同定することができなかった。植物中で作られるGFP-EDTF1タンパク質量が少ないこと、EDTF1タンパク質の活性が不安定であるこ、EDTF1が何らかの修飾をうけて分解されやすいことが原因と予想している。
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Strategy for Future Research Activity |
EDTF1,2,3はタンパク質修飾を受けると予測される配列が存在することより、6重変異体に修飾サイトを欠損したGFP-EDTF1,2,3を導入した植物を作成した。今後はEDTF1タンパク質の安定化と下流因子の同定を試みる。さらに、前年度作成したクチン合成遺伝子CYP77A6プロモーター下でEDTFを発現させたシロイヌナズナを用いて、乾燥ストレス応答やクチクラ形成に関わる詳細な解析を行い、クチクラ強化の乾燥耐性への影響を評価し、作物への応用の可能性を検討する。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)