二酸化窒素による転写制御因子の翻訳後修飾を介した植物成長制御機序の解明

• Project/Area Number: 22K05935
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 41050:Environmental agriculture-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 高橋 美佐 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 助教 (10294513)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 二酸化窒素 / シロイヌナズナ / PIF4 / 環境応答 / タンパク質相互作用 / 成長制御

Outline of Research at the Start

大気中に含まれる二酸化窒素（NO2; 0~50 ppb）は植物のバイオマス蓄積の促進、器官サイズアップ等栄養成長および花芽形成促進など生殖成長を正に制御する植物成長調節因子である。本研究では、“NO2感受性PIF4相互作用タンパク質”を同定し、NO2感受性PIF4相互作用タンパク質の解析、PIF4およびNO2感受性PIF4相互作用タンパク質の翻訳後修飾解析によって、NO2による転写制御因子の翻訳後修飾（NO2センシング）を介した植物成長制御機序の解明に迫る。

Outline of Annual Research Achievements

大気中に含まれる二酸化窒素（NO2; 10~50 ppb）は植物のバイオマス蓄積の促進、器官サイズアップ等栄養成長および花芽形成促進など生殖成長を正に制御する植物成長調節因子である。NO2による転写制御因子の翻訳後修飾、即ち“NO2センシング”を含む同調節分子機構の解明は、大気中成分を活用し「環境無負荷」、「省エネルギー」、「高収量」を実現する作物の画期的遺伝的改良技術の基盤となり得る。申請者はこれまでに、NO2に不感受性を示すPIF4変異株pif4を単離・解析した結果、NO2は転写因子PIF4の転写および翻訳量に影響を及ぼさず、転写活性機能の低下を引き起こすことを明らかにした。これまでに、アフィニティ精製して回収されたタンパク質をデータ独立取得（DIA）プロテオミク解析してNO2処理区（+NO2植物）および対照区（－NO2植物）についてタンパク質の同定と定量を行った。+NO2植物と－NO2植物で比較して、+NO2植物で消失/減少するタンパク質を特定した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定していた通り、NO2によってPIF4との相互作用が消失/減少するタンパク質をプロテオミクス解析によって特定できた。

Strategy for Future Research Activity

特定されたタンパク質について (1) 該タンパク質の機能欠損変異株におけるNO2によるバイオマス蓄積増加および胚軸伸長抑制の消失を示す。(2) 該タンパク質とPIF4が相互作用することを酵母ツーハイブリッド法およびBiFC法により明らかにする。(3) 機能欠損変異株におけるPIF4ターゲット遺伝子発現低下を示し、該タンパク質のNO2センシングにおける役割を明らかにする。