酸性土壌耐性の必須転写因子STOP1が制御する遺伝子群の種を超えた統合

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K18661
• Research Institution: College of Tokyo University of Agriculture
• Principal Investigator: 小松 憲治 東京農業大学短期大学部, その他部局等, 助教 (90594268)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: アルミニウム耐性 / 酸性土壌耐性

Outline of Annual Research Achievements

STOP1転写因子は、低pH・アルミニウム耐性遺伝子の発現を包括的に誘導し、強力な耐性を付与する陸上植物共通のマスタースイッチとして知られる。申請者が行った実験の結果から、ヒメツリガネゴケSTOP1は、被子植物STOP1が誘導する有機酸の放出や、アルミニウムイオンの排出によらず、強力なアルミニウム耐性を付与している可能性が示唆された。本課題では、ヒメツリガネゴケをモデルとし、STOP1の逆遺伝学的解析を通じて、種が独自に持つアルミニウム耐性機構の効率的解明を試みる。今年度は、ヒメツリガネゴケのゲノムにコードされる3つのSTOP1様遺伝子を破壊した三重遺伝子破壊株の作出に取り組み、2株の破壊株が作出された。2株の三重遺伝子破壊株はいずれも野生型株に比べ、アルミニウム耐性の低下が見られ、STOP1遺伝子がヒメツリガネゴケのアルミニウム耐性に関与していることが強く示唆された。また、これと平行して行われた、1つのSTOP1遺伝子を破壊した形質転換個株に対するマイクロアレイ解析から、STOP1遺伝子の制御下にあると考えられる複数の遺伝子が見出された。それらの遺伝子の中には、既知のアルミニウム耐性に関わる生理応答との関係性が強く示唆されるものも含まれていた。今後、STOP1遺伝子を完全に失った三重遺伝子破壊株に対する生理学的解析から種独自のアルミニウム耐性機構の詳細を解析すると共に、STOP1の遺伝子の制御下にある遺伝子群との関連を明らかにする。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初、遺伝子破壊株が選抜されなかったことから、遺伝子欠落による致死が疑われたが、形質転換効率の改善により、年度内に三重遺伝子破壊株を作出を完了することができた。

Strategy for Future Research Activity

作出された三重遺伝子破壊株に対するpH・アルミニウム応答の生理学的解析から、種独自のアルミニウム耐性機構の詳細を明らかにする。さらに破壊株に対するRNA-seq解析からSTOP1遺伝子の制御下にある遺伝子群を同定し、アルミニウム耐性機構との関連を明らかにする。

Causes of Carryover

研究遂行に不可欠な機器が故障したため、次年度予算との合算により故障機器の更新をおこなうことを計画した。そのため、消耗品の購入費用は個人研究費など、他の予算から捻出し、残金を翌年に繰り越した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

組換えDNAの合成等に不可欠な機器、サーマルサイクラーが故障したため、その購入を行う。サーマルサイクラーは2台故障し、同時平行の使用が頻発する機器であるため、故障した台数と同じ2台を購入する。