2012 Fiscal Year Annual Research Report
Comprehensive omics analysis of plant cell wall formation
| Project Area | Plant cell wall as information-processing system |
|---|
| Project/Area Number |
24114002
|
|---|
| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
出村 拓 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (40272009)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
倉田 哲也 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 特任准教授 (50360540)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
|
| Keywords | 植物発生・分化 / 細胞壁 / トランスクリプトーム / プロテオーム / 進化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
１．二次細胞壁形成のオミクス解析：道管分化のマスター転写因子であるVND7の下流で展開する二次細胞壁形成について、転写ネットワークの調和システムの解析に取り組んだ。まず、VND7がタンパク質分解による活性・安定性制御を受けている可能性について解析した。さらに、二次細胞壁形成の制御過程における、プロテオーム解析を開始した。研究材料としては頻度で二次細胞壁形成を誘導できる形質転換タバコBY-2培養細胞を用いた。その結果、二次細胞壁形成の誘導直後から多数のタンパク質量が大きく変動することが示された。
２．一次細胞壁形成のオミクス解析：一次細胞壁形成のメカニズム解析に取り組んだ。シロイヌナズナ培養細胞T-87のプロトプラストから一次細胞壁が再生する過程を詳細に観察した。その結果、カルコフロー染色によって、一次細胞壁の再生開始直後にパッチ上にセルロースの合成が起こることが分かった。また、再生開始から4日間後にはプロトプラスト化を行う前のレベルまでセルロース量が回復することが分かった。さらに、一次細胞壁再生過程の初期には一部のセルロース合成酵素遺伝子の発現のみが上昇することが見出された。
３．細胞壁形成転写ネットワークの進化：細胞壁形成のシステムの進化を理解するために、
コケ植物のヒメツリガネゴケとオオミズゴケ、裸子植物のテーダマツを対象にした研究を行った。本年度はヒメツリガネゴケのVND7ホモログが道束と呼ばれる通水細胞の分化過程における細胞死に関与することを明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
二次細胞壁形成のオミクス解析については、マスター転写因子であるVND7のリン酸化に関する基礎的な情報は得られたものの、リン酸化に関わる候補キナーゼとの関係についての解析には至らなかった。一方で、プロテオーム解析が順調に進み、次年度での詳細解析への手がかりがつかめた。一次細胞壁形成に関しては、順調に解析が進んだ。細胞壁形成転写ネットワークの進化については、ヒメツリガネゴケでかなり質の高い結果が得られ、また、オオミズゴケについてもRNA-seqのデータなど次年度につながる重要な成果が得られた。以上のことから、おおむね順調に進展していると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
１．二次細胞壁形成のオミクス解析：VND7について、質量分析解析/プロテオーム解析によるリン酸化アミノ酸残基の特定、リコンビナントキナーゼを用いたin vitroリン酸化解析、推定リン酸化アミノ酸の置換、を進める。また、二次細胞壁形成の制御過程における、プロテオーム・メタボローム解析を行う。
２．一次細胞壁形成のオミクス解析：シロイヌナズナ培養細胞T-87およびロゼット葉由来のプロトプラストからの細胞壁再生過程のオミクスデータを取得し、一次細胞壁形成に関わる転写因子群候補を得る。これらの候補遺伝子の機能は主にプロトプラストへの一過的遺伝子導入によるin vitro系で解析する。
３．モデル植物を用いた上記１．２．の研究成果をもとに、コケ植物から大型被子植物（樹木）までの幅広い植物を用いて、細胞壁形成の転写ネットワークがどのように進化したかを解析する。すでに着手したポプラ、ヒメツリガネゴケ、オオミズゴケ、テーダマツ、に加えて、イヌカタヒバ、ブラキポディウム、ユーカリ、などを対象として解析を行う。
|
