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

Research Project

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 2023)
Budget Amount *help	¥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、器官サイズアップなど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。昨年度、アフィニティ精製とデータ独立取得（DIA）プロテオミク解析を行い、NO2処理区（+NO2植物）で消失/減少または出現/増加するタンパク質を特定した。本年度は、その中から核局在が示された７つのタンパク質に焦点を当て、PIF4タンパク質のと相互作用を酵母ツーハイブリッド法を用いて解析した。その結果、１つのタンパク質とPIF4が相互作用することが示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初予定をしていた解析に関しては、概ね終了することができ、一定の結果を得た。
Strategy for Future Research Activity	今後は、酵母ツーハイブリッド法によって相互作用が確認されたタンパク質に関して、以下の通り今後は研究を進める。 1.該タンパク質とPIF4の相互作用をBiFC法により明らかにする。 2.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検証する。 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。