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環境要因を介したフロリゲン輸送障壁制御機構の解明

Research Project

Project/Area Number 23K23902
Project/Area Number (Other) 22H02639 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

阿部 光知  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (20343238)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 賀屋 秀隆  愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (80398825)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywordsシロイヌナズナ / 花成 / フロリゲン / FT / FD
Outline of Research at the Start

植物の栄養成長から生殖成長への相転換(花成)は、フロリゲン(FTタンパク質)によって促進される。フロリゲンを介した花成制御機構は、葉における「環境情報の感知とFTの産生」及び茎頂での「FTの受容と花芽形成の開始」、そして両者を繋ぐ「FTの輸送」の各素過程から成り立つ。分子的理解の進展がみられる「産生」及び「受容」に対し、「輸送」過程の理解は進んでいない。本研究課題では、独自の in vivo フロリゲン複合体可視化手法を活用し、「FT輸送機構」と「内的外的環境要因」との連関を解明し、フロリゲン機能の本質である輸送の分子基盤を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

植物の栄養成長から生殖成長への相転換(花成)は、花成ホルモン・フロリゲン(FTタンパク質)によって促進される。フロリゲンを介した花成制御機構は、葉における「環境情報の感知とフロリゲンの産生」及び茎頂での「フロリゲンの受容と花芽形成の開始」、そして両者を繋ぐ「フロリゲンの輸送」の各素過程から成り立つ。本研究課題では、研究代表者が新たに見出した「フロリゲン輸送障壁」に注目し、独自の可視化手法を活用することによって、フロリゲン機能の本質である細胞非自律性の分子基盤を明らかにすることを目指す。そのために、本研究課題では
研究項目1 : FT輸送経路の検証とFT輸送マシナリーの同定
研究項目2 : FT輸送障壁制御に関与する内的外的環境要因の解析
研究項目3:ゲノム編集技術を用いた篩部伴細胞におけるFT輸送制御機構の解明
を計画する。申請者独自の可視化手法ならびに、既報のFT輸送制御配列に関する知見を活用し、茎頂におけるFT輸送経路/マシナリーの詳細な解析を実施する。加えて、植物体内外からの環境要因が「フロリゲン輸送障壁」を制御する分子機構についても、その詳細な理解を目指していく。現在までに、フロリゲン可視化系統シロイヌナズナを用い、花成誘導後の茎頂においてFTタンパク質が原形質連絡を介して茎頂内部へと輸送されていることを示すことに成功した。今後、環境情報との連関を含め、更なる解析を加えることによって「フロリゲン輸送障壁の実体」に迫る計画である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

令和5年度は、「研究項目1: FT輸送経路の検証とFT輸送マシナリーの同定」を中心に研究を実施し、pSUC2::S-FT; gFD::L-FD、pSUC2::S-FT; pHSP::L-FD等のフロリゲン可視化系統シロイヌナズナを用い、「いつ」「どこを通って」FTが輸送されているのかを明らかにした。現在までに栄養成長期茎頂で観察される輸送障壁の実態に関して、FT輸送と原形質連絡機能との連関が明らかになりつつある。今後、環境要因による制御機構に関して更なる解析を加えることによって、栄養成長期茎頂基部で観察される「フロリゲン輸送障壁の実体」に迫る計画である。
「研究項目2 : FT輸送障壁制御に関与する内的外的環境要因の解析」に関しては、現在までに低温環境によるFT輸送の遅滞をはじめ、促進的に働く環境要因も含め複数の候補要因を同定している。「研究項目1」で明らかにした原形質連絡機能との連関を含め、今後の研究の進展に繋げていく。
また、研究項目3として、篩部伴細胞におけるFT輸送制御に関与するfe-1変異体にも注目した。研究分担者である賀屋准教授を中心に、FT輸送制御候補遺伝子のプロモーター領域に存在するFE結合配列(既報)をゲノム編集によって欠失させた植物を作出した。また、FTプロモーターに存在する日長依存的な花成誘導に必須なcis-エレメントに関して、ゲノム編集により塩基レベルでの変異導入に成功した。これまでに、CONSTANS結合配列における1塩基変異が強い花成遅延表現型をもたらすことから、FT転写制御配列に対する解析も研究対象に加えていくことを予定している。

Strategy for Future Research Activity

令和6年度は、「研究項目1: FT輸送経路の検証とFT輸送マシナリーの同定」と「研究項目2 : FT輸送障壁制御に関与する内的外的環境要因の解析」で得られた研究成果を関連づけることで、研究成果をまとめ、論文発表に取り組む。これまでの研究成果によって明らかになったFT輸送制御に関わる原形質連絡機能に注目し、低温シグナルをはじめとする内的外的環境要因とFT輸送制御機構との関わりを明らかにする。また、研究項目1に関しては、既報のFT輸送制御配列の情報をもとにアミノ酸配列に変異を導入した、変異型FTの可視化も大きな成果を生んでいる。現在までに、構造的に関連のない少なくとも二つの輸送制御ドメイン(領域)を同定している。原形質連絡を介した輸送マシナリーとの関わりも含め、さらなる解析を進めていく計画である。研究項目3に関しては、引き続きゲノム編集シロイヌナズナを作出するとともに、作出した植物を用いて分子的な制御機構を評価する計画である。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] シロイヌナズナにおける光周性花成を誘導する長距離シグナル2023

    • Author(s)
      阿部 光知
    • Journal Title

      BSJ-Review

      Volume: 14 Issue: C Pages: 111-119

    • DOI

      10.24480/bsj-review.14c2.00249

    • ISSN
      2432-9819
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 植物の多彩な生殖戦略を支える制御機構〜もう一度花成を考えてみる〜2023

    • Author(s)
      阿部 光知、村中 智明
    • Journal Title

      BSJ-Review

      Volume: 14 Issue: C Pages: 109-110

    • DOI

      10.24480/bsj-review.14c1.00248

    • ISSN
      2432-9819
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 低温環境はアブシシン酸シグナリングを介して茎頂におけるFT輸送の抑制にはたらく2024

    • Author(s)
      村田裕介、阿部光知
    • Organizer
      第65回 日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナFT遺伝子の発現制御に関わるcis-element解析2024

    • Author(s)
      大野奈津美、三木葵葉、山本真結香、吉田晟人、根岸克弥、遠藤真咲、小林正樹、小林括平、土岐精一、阿部光知、賀屋秀隆
    • Organizer
      第65回 日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナの貧窒素環境適応機構に関わるQTLsの探索2024

    • Author(s)
      門田慧奈、馬渕敦士、祢冝淳太郎、井内聖、小林正智、野田口理孝、筒井大貴、阿部光知、櫻庭康仁、柳澤修一、射場厚
    • Organizer
      第65回 日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 原形質連絡はフロリゲンの輸送に重要な役割を担う2023

    • Author(s)
      村田裕介、阿部光知
    • Organizer
      第22回 東京大学生命科学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] メリステムアイデンティティー制御におけるシロイヌナズナTERMINAL FLOWER 1遺伝子の役割2023

    • Author(s)
      前野桃香、阿部光知
    • Organizer
      第22回 東京大学生命科学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] A study on the florigen transport mechanisms around the shoot apical meristem in Arabidopsis2023

    • Author(s)
      Yusuke Murata, Mitsutomo Abe
    • Organizer
      International Conference on Arabidopsis Research (ICAR) 2023
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TERMINAL FLOWER 1, a FT homolog interacts with FD in shoot apical meristem during floral transition2023

    • Author(s)
      Momoka Maeno, Mitsutomo Abe
    • Organizer
      Conference on Arabidopsis Research (ICAR) 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] フロリゲンのロジスティクス2023

    • Author(s)
      阿部光知
    • Organizer
      お茶の水女子大学 理学部生物学科セミナー
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 原形質連絡に着目したフロリゲン輸送制御機構の分子的理解 -フロリゲン動態の可視化により未知なる花成制御機構をひもとく-2023

    • Author(s)
      村田裕介、阿部光知
    • Organizer
      日本植物学会 第87回大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] フロリゲン動態制御機構の解析2023

    • Author(s)
      村田裕介、阿部光知
    • Organizer
      第18回 原形質連絡勉強会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] フロリゲンの可視化で見えてきたこと2023

    • Author(s)
      阿部光知
    • Organizer
      愛媛大学 PROSセミナー
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] FT輸送における原形質連絡の役割2023

    • Author(s)
      村田裕介,阿部光知
    • Organizer
      第64回 日本植物生理学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナ茎頂におけるFTタンパク質輸送制御機構の解析2022

    • Author(s)
      村田裕介,阿部光知
    • Organizer
      第22回 東京大学生命科学シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナTFL1遺伝子の機能に着目した茎頂分裂組織維持機構の理解2022

    • Author(s)
      前野桃香,阿部光知
    • Organizer
      第22回 東京大学生命科学シンポジウム
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナエコタイプがもつ窒素欠乏環境適応力を高める移動性シグナルの検証2022

    • Author(s)
      馬渕敦士, 門田慧奈, 伊藤和洋, 筒井大貴, 野田口理孝, 櫻庭康仁, 祢宜淳太郎, 阿部光知, 柳澤修一, 射場厚
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2022年度大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナterminal flower 1変異体における頂花形成メカニズムの解明2022

    • Author(s)
      前野桃香, 阿部光知
    • Organizer
      日本植物学会 第86回大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナFT遺伝子のATGから約5kb上流にあるcis-elementでの1塩基挿入が花成に及ぼす影響について2022

    • Author(s)
      大野奈津美, 山本真結香, 吉田晟人, 根岸克弥, 遠藤真咲, 小林括平, 土岐精一, 阿部光知, 賀屋秀隆
    • Organizer
      日本植物学会 第86回大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 茎頂におけるフロリゲン輸送は環境に応じて制御される2022

    • Author(s)
      村田裕介,阿部光知
    • Organizer
      日本植物学会 第86回大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] フロリゲン複合体の可視化によって見えてきたこと2022

    • Author(s)
      阿部光知
    • Organizer
      日本植物学会 第86回大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] マリエル生命科学(原著 第4版)2023

    • Author(s)
      坪井 貴司、前川 文彦、北口 哲也
    • Total Pages
      400
    • Publisher
      化学同人
    • ISBN
      9784759820911
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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