2016 Fiscal Year Annual Research Report
Spatial structure and mechanisms of plant responses to light
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15H04389
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
長谷 あきら 京都大学, 理学研究科, 教授 (40183082)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | フィトクロム / 遺伝子発現制御 / 長距離シグナル / ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の主要な光受容体であるフィトクロムは、ほとんど全ての組織・器官で発現している。しかしながら、個々の細胞のフィトクロム応答が個体応答へと統合される仕組みには多くの謎が残されている。本研究では、我々が最近開発した微細組織の網羅的遺伝子発現解析法やレーザー顕微手術法を活用し、フィトクロムによる光応答のより詳細な空間構造を明らかにするとともに、それを支える分子機構の解明をめざした。本年度においては、以下の３項目について研究を行った。
光応答のマッピング：遠赤色光刺激を与えたシロイヌナズナの芽生え子葉より２種類の微細組織片と維管束を単離し、RNA-seq法により網羅的遺伝子発現解析を行った。この結果について、光応答を示した遺伝子の発現パターンをクラスター解析を用いて比較したところ、維管束には未知の光応答遺伝子が多数発現することが分かった。また、赤色光による胚軸上部のフック解消について、フックの内側と外側から微細組織を単離し同様の解析を行った。しかしながら、内側と外側の光応答で期待したほどの顕著な差は見られなかった。この点については、次年度継続して解析を行うこととした。
子葉から胚軸へ伝達される未知シグナル：昨年度の網羅的解析で、EXPs, AGPsなどの遺伝子の発現が子葉から胚軸へ伝達される未知シグナルにより上昇することが示唆された。そこで本年度は、これらの応答をqPCR法により確認した。
組織間シグナル伝達機構：組織間のシグナル伝達を調べるために、フィトクロムを組織特異的に発現する系統の種子を入手し、その発現パターンを確認したが、理由報告されているようなパターンを再現することはできなかった。一方、YUC遺伝子については、網羅的な解析で光応答が確認されたものの、発現量が低いためにqPCR法による解析は簡単ではないことが分かった。これについては、次年度、再挑戦する計画である。
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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
本年度は、当初の目標である網羅的解析を行うことができた。この意味では、本研究は概ね順調に進展していると言える。特に子葉の組織レベルの解析においては、未知の光応答遺伝子が多数見つかるなど、興味深い結果が得られた。一方、フック解消については、従来言われているような植物ホルモンの関与が読み取れるような結果では無かった。次年度以降は、この理由に迫る解析を進める必要がある。子葉から胚軸へ伝達される未知シグナルについては、未知シグナルに対して胚軸で応答する遺伝子の候補として、EXPs, AGPsの応答が確認されたことの意義は大きい。一方、組織間のシグナル伝達については、フィトクロムを組織特異的に発現する植物の利用が困難なことが分かったので、次年度以降は、部分照射の解析に力を入れる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記を踏まえ、今後の研究の推進方策としては、光応答のマッピングについては一定の成果が得られたので、今後は顕微照射法などを活用しつつ、器官間シグナル伝達や組織間シグナル伝達の研究に力点を移した研究を展開する計画である。子葉内の応答については、維管束でオーキシン応答が顕著であったので、オーキシンに注目した顕微照射実験などを計画している。フック解消についても、細胞伸長がどのような時間経過で変化するかを明らかにするとともに、顕微照射実験なども行う計画である。子葉から胚軸へのシグナル伝達については、EXPやAGPを軸に解析を進める。
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