2012 Fiscal Year Annual Research Report
Temporal and Spacial Analyses of Sensing and Responses to Temperature during Cold Acclimation and Deacclimation in Plants
| Project Area | Environmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses |
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| Project/Area Number |
22120003
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
上村 松生 岩手大学, 農学部, 教授 (00213398)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河村 幸男 岩手大学, 農学部, 准教授 (10400186)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 凍結耐性 / 低温馴化 / 環境刺激受容 / 細胞膜 / 遺伝子発現 / プロテオーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成24年度は以下の4点について成果を得た。
1．「低温馴化に関する生理条件の検討」：これまでの報告と異なり、暗所でも馴化することが明らかとなった。また、低温馴化過程では、赤色光と青色光が異なった効果を与えていることが認められた。
2．「ルシフェラーゼ導入変異株の作成および発光検出系の構築」：ルシフェラーゼ導入形質転換体を用いた凍結耐性関連因子の時空間的解析」：COR15a、Lipocalin、PLDδ、SYT1、PIP1-4およびPIP2－5のタンパク質をコードする遺伝子のプロモータ領域にルシフェラーゼをつないだコンストラクトを用いて形質転換体を作成し、低温条件下での発光検出系を構築し、順次、時空間的解析を実施した。脱水ストレス応答因子であるCOR15aおよびLipocalinはPLDδとは異なる部位での発現がみられ、また、比較的高い温度で低温馴化を行った場合には、発現が早まる傾向が観察されている。一方、PIP1-4およびPIP2－5に関しては、凍結耐性との関わりは全く不透明であるため、阻害剤および欠損株を用いて凍結耐性への関与を確認した。
3．「凍結情報受容メカニズムの解析」：特徴的なERの凍結挙動が観察されたが、この凍結挙動にはアクチンフィラメントが関与していることが予想された。現在、同時観察実験系をシロイヌナズナ変異体を用いて構築中である。
4. 「細胞膜の低温応答に関するプロテオーム解析」：シロイヌナズナ、ライムギ、カラスムギおよびBrachypodiumを用いて、低温馴化過程で凍結傷害の初発部位である細胞膜（および細胞膜マイクロドメイン）のプロテオームが大きく変動することを見いだし、一部は凍結耐性の程度と関連していると考えられた。特に、GPIアンカー型タンパク質群が低温馴化過程で特徴的に変動している可能性が示された。
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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
馴化・脱馴化の生理条件の検討、凍結情報受容メカニズムの解析、および、細胞膜の低温応答に関するプロテオーム解析に関しては、当初の計画通りに進展し、複数の論文発表を行うとともに、国際会議で招待講演を行った。脱水ストレス応答遺伝子の低温・凍結過程で各器官・組織・細胞で時間的・空間的発現様相が明らかになった。今後、さらに機械的ストレス応答因子などの発現パターンと比較する基盤ができあがってきた。凍結情報受容メカニズムや細胞膜プロテオーム解析も順調に進んでおり、来年度には論文発表が可能な段階に至っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25～26年度は、ルシフェラーゼ導入株およびそのEMS変異体ラインを作成し、変異が入らないラインとの発現比較や凍結融解過程における細胞観察を開始する。さらに、プロテオーム解析を細胞膜以外にも広げ、細胞内での低温応答・適応へのプロテオーム関与について考察を開始する。以上の実験で見いだされる新奇凍結耐性因子に関しては、形質転換体実験によりモデル植物から農作物への展開可能性を探る。
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