2015 Fiscal Year Annual Research Report
植物の酸関連ストレス耐性のコアモジュールSTOP1転写制御システムの分子的理解
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15H04468
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
小山 博之 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90234921)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
櫻井 望 公益財団法人かずさDNA研究所, 植物ゲノムバイテク室, チーム長 (30392286)
山本 義治 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (50301784)
早川 俊彦 東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60261492)
井内 聖 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソースセンター, 専任研究員 (90312256)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 酸性土壌耐性 / シグナル伝達 / STOP1システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らがシロイヌナズナで発見したSTOP1ジンクフィンガータンパク質は，酸・アルミニウム耐性に関わる重要遺伝子群の転写を制御する。その遺伝子の中には，環境適応のマスタースイッチとして根圏有用微生物を介した植物免疫の獲得と、リン・鉄などの養分吸収に貢献する有機酸トランスポーターや，窒素・硫酸代謝を介して細胞質pH維持に関わる遺伝子群が含まれる。この制御システムはコケを含む陸上植物が保存する環境耐性の基本モジュールと考えられ、その活性化機構とストレス耐性の進化過程を解明することは，不良環境耐性の作出に貢献するだけでなく，生物学的なインパクトが大きい。本研究では，分子生物学・生物情報学の統合等によりSTOPモジュールが制御する“酸”関連ストレス耐性の理解の，飛躍的な向上を目的としている。
このような背景から、初年度はプロモーターバイオインフォマティクスによる転写制御ネットワークのモデル化、レポーター遺伝子組換え体の変異集団からの変異体の単離、化学物質ライブラリーを利用した初期シグナルの解析などを実施して、転写経路の複雑さに対応する、複数のシグナル物質と遺伝子座を特定することに成功した。プロモーターバイオインフォマティクスのアプローチでは、制御される遺伝子のいくつかの結合領域を決定し、レポーター遺伝子と連結した変異プロモーターの組換え個体を用いて解析を実施した。化合物ライブラリーと変異体単離のアプローチでは、パターンが異なる転写制御系路に合致する、阻害剤と変異体が特定できた。
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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
研究初年度は、極めて重要な変異体の単離とラフマッピングに成功し、さらに方法論が確立しているプロモーターバイオインフォマティクスによるシグナル伝達経路の特定などに成功している。これらの項目に関しては、成果論文を公表するために、分子生物学実験に加えて生化学実験（メタボライトの解析）結果などの質を上げる必要があるが、十分に対応できる内容である。
また、化学物質を用いた転写シグナル経路の解析では、以前は想定していなかったシグナル物質の関与を示すデータなども獲得していることから、取りまとめる（国際基準のジャーナルへの出版で必要となるデータの取得が必要）ことに注力できる状況である。
以上から、順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、準備段階となる材料や化合物の特定が終了しているため、実際には取りまとめに必要な質が高い解析データの集積が当面の課題となっている。その一部には、特殊な代謝産物の定量などが必要になるが、これは、科研費の課題と別に共同研究を実施しているグループとの連携で、分析できると考えている。
また、集団遺伝学解析など、ほかの研究種目の成果も参照できる状況にあることから、期間内に当初予定した成果を獲得できると考えている。
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