| Project/Area Number |
23K05826
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
西村 岳志 基礎生物学研究所, 植物環境応答研究部門, 助教 (50599983)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | シロイヌナズナ / オーキシン / タンパク質極性局在 / 根の形態形成 / 環境シグナル伝達 / 膜交通 |
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| Outline of Research at the Start |
植物は光、温度、重力などの様々な環境シグナルを認識し、成長を調節することで環境に適応する。植物はどの様にして多様な環境情報と成長の調節を繋げるのだろうか？私は、根の重力方向の認識機構を解明する過程で、複数の環境情報が、RLDを介して成長を制御する可能性を見出した。本研究では、その中でもBGLに着目し、RLDとの相互作用に重点を置いた解析によりBGLの分子機能を解明することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
BGLの局在解析；BGL１～４のGFP蛍光タグ付きタンパク質を発現する形質転換植物の作成が終了し、それぞれタンパク質の局在解析を行った。BGLsの遺伝子発現解析から、BGLsは根で発現することがわかっていたから、根における局在の観察を試みた。その結果、BGL2p:BGL2-GFPは根端の導管軸組織において、核と細胞基底部側の細胞膜に極性局在することがわかった。BGL1,3,4は、発現量が低いためかGFPシグナルの検出にいたっていない。
BGLの作用解析；BGLsの過剰発現体(35Sp:BGLs)は葉柄の伸長や根の形態異常などの表現型を示すことがわかっていた。そこで、35S:BGL2とオーキシンマーカーであるDR5:GFPを掛け合わせてBGL2がオーキシン分布に影響を与えるか調べた。野生型背景でDR5:GFPは根端コルメラ細胞を中心に強いシグナルが見られるが、DR5:GFP/35S:BGL2では、DR5の発現パターンに大きな変化は見られないものの、側部根冠においてより強いGFPシグナルが観察された。この結果は、BGL2の過剰発現がオーキシン分布に影響を与えることを示唆している。
BGLの多様な変異体と多重変異体の作成；bgl1;3;4の三重変異体はすでに作成済であったから、その三重変異体を基にCRISPR-Cas9によるゲノム編集によりbgl1;2;3;4四重変異体の作成が進行中である。また、BGLsはRLDのBRXドメインと相互作用することがわかっている。ゲノム情報から、複数のBGLはBRX遺伝子(RLD遺伝子とは異なる、BRXドメインの元となる遺伝子)とジーンクラスターを形成していることがわかった。そこで、BGLsとBRXsの多重変異体の作成を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
まず、BGLが細胞内で極性局在し、かつ細胞膜上に局在することがわかった。このことは、LZY-RLDが示す細胞機能調節のアナロジーを適用するうえで重要な事柄であったから、一つ大きな課題を解決したと言える。
次に、RLDは膜交通の制御を介してオーキシンの輸送に関わることが示唆されているから、BGL過剰発現がオーキシン分布に影響を与えることが示唆されたことは、BGLがRLDと共にオーキシンの輸送に関わるという作業仮説を支持するものである。
その他、多重変異体を含む形質転換植物の作成も特に大きな問題に直面することなく進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、計画に則り多重変異体の作成と表現型の解析を進める。さらに、BGL2が極性局在を示すことがわかったから、BGL2を中心にRLDとの相互作用解析や細胞機能調節の解析を進めることとする。したがって、計画書に示した各マーカーラインはBGL2-GFPと掛け合わせる。併せて、BGLの膜局在解析もBGL2を中心に行う。
BGL2が根の導管軸に見られることから、表現型解析は根の形態形成を優先して進める。導管軸にはBRX遺伝子が発現することが報告されているから、BGLはRLDのみならずBRXとも相互作用する可能性がある。このことは、bglとbrxの多重変異体作成による遺伝学的解析でフォローする。
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