新規オーキシンレポーターによるオーキシン応答再編メカニズムの解明

• Project Area: Environmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
• Project/Area Number: 25120701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 綿引 雅昭 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70396282)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,960,000 (Direct Cost: ¥9,200,000、Indirect Cost: ¥2,760,000); Fiscal Year 2014: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2013: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: auxin / luciferase / オーキシン応答の再編 / bioluminescence / AUX/IAA / remodeling of response / auxin response / feedback regulation / luciferase imaging

Outline of Annual Research Achievements

本研究では領域研究前半で発見した「オーキシン応答の再編メカニズム」について，その分子機構を明らかにすることを目標とした。
今回作出したDR5rev合成オーキシンプロモーターにおいても，Aux/IAA19プロモーター同様にオーキシン応答の再編現象が確認されたことから，本現象はオーキシン応答の属性である可能性が高いことが判った。オーキシン応答性が低下した変異体であるAUX/IAA19/msg2-1ではオーキシン応答の再編に大きな異常がみられる。一方，AUX/IAA/slrドミナント変異体での異常の程度は低かった。このことからドメイン２に関するAUX/IAA19タンパク質機能が「オーキシン応答の再編メカニズム」に必要なことが明らかになった。一方，オーキシンレセプター変異体やオーキシンレセプター阻害剤で検証したところ，オーキシン応答の再編現象に大きな異常は確認できなかった。このことはオーキシンレセプターの冗長性や阻害剤に対する異なる感受性に起因することも考えられるが，AUX/IAA19-Tir1/AFBs間の認識以外が関与している可能性も示唆する結果となった。本研究では短寿命型のエメラルドルシフェラーゼを用いたが，その発光強度変化をさらに定量的に再現するため恒常的発現を示す短寿命型赤色ルシフェラーゼをAUX/IAA19プロモータールシフェラーゼとともにシロイヌナズナに導入した。この2重導入シロイヌナズナの作出によって光学的な補正を行うことが可能になり，屈光性時のオーキシン応答など組織特異的な応答のイメージングに成功した。
本研究で開発された多色ルシフェラーゼの応用とイメージング技術，新たに提唱した「オーキシン応答の再編メカニズム」は植物の形態形成の根幹部に位置するオーキシン生理の理解に新しい解釈を与えたと考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Reduced phototropism in pks mutants may be due to altered auxin-regulated gene expression or reduced lateral auxin transport (2013)
  • Author(s): Kami C, Allenbach L, Zourelidou M, Ljung K, Scüiitz F, Isono E, Watahiki MK, Yamamoto KT, Schwechheimer C, Fankhauser C
  • Journal Title: Plant J. Volume: 77 Issue: 3 Pages: 333-346
  • DOI: 10.1111/tpj.12395
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Root cutting induces lateral root formation through auxin signaling pathway (2016)
  • Author(s): 徐 冬ヤン，綿引雅昭
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] Lateral root formation of cut root which bypasses normal pathway of lateral root formation (2015)
  • Author(s): 徐 冬ヤン，綿引雅昭
  • Organizer: 1st Molecular Plant International Symposyum
  • Place of Presentation: 上海（中国）
  • Year and Date: 2015-08-05
• [Presentation] Root cutting induces lateral root formation through auxin signaling pathway (2015)
  • Author(s): 徐 冬ヤン，綿引雅昭
  • Organizer: International Life-Science Symposium
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-08-05
• [Presentation] AUX/IAA19プロモーター活性におけるオーキシンフィードバック回路とAUX/IAA優性変異体の影響 (2014)
  • Author(s): 久保田真実，孫 惠慧，綿引雅昭
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス（富山市）
• [Presentation] 早期オーキシン応答の時空間制御と応答メカニズムの再編 (2013)
  • Author(s): 久保田真実，綿引雅昭
  • Organizer: 日本植物学会第77回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
• [Remarks] Auxin signal transduction
  • URL: https://www.sci.hokudai.ac.jp/watahiki2/outline