2016 Fiscal Year Research-status Report
木部細胞において表層微小管の空間構造を制御する新規転写因子の機能解明
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16K18734
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| Research Institution | Forestry and Forest Products Research Institute |
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Principal Investigator |
高田 直樹 国立研究開発法人森林総合研究所, 森林バイオ研究センター, 主任研究員 (90605544)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 組織構造 / 表層微小管 / 二次壁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞壁のセルロースミクロフィブリルの配向角度は、木材の強度を決定する要因の一つである。本課題では、セルロースミクロフィブリルの配向性を細胞内で制御する表層微小管に着目し、表層微小管の空間配置を制御する細胞内分子機構の解明を最終目標としている。これまでの研究からポプラにおいて表層微小管の密度と平行性を制御する新規転写遺伝子（#26遺伝子及び#34遺伝子）を同定しており、本年度は#26遺伝子を中心に遺伝子の機能解析を進めた。まず、#26遺伝子の組織レベルでの遺伝子発現パターンをreal time PCRにより解析した結果、#26遺伝子は二次木部で高発現することを明らかにした。次に、#26遺伝子を過剰発現させたポプラを用いて組織観察を行い、木部繊維の細胞壁が厚くなること、さらにセルロース、ヘミセルロース、リグニンが異所的に蓄積することを明らかにした。これまでに#26遺伝子が木部繊維の二次壁形成のマスター転写因子であるNST/SNDオルソログと正の転写フィードバックループを形成することを解明しており、#26遺伝子の過剰発現ポプラでは#26遺伝子-NST/SNDオルソログの転写制御ネットワークが活性化することにより細胞壁の厚壁化と細胞壁構成成分の蓄積が生じたと考えられる。そこで、#26遺伝子の機能をさらに詳細に解析するために、#26遺伝子及び#26遺伝子のパラログ（#26b遺伝子）の遺伝子破壊をゲノム編集技術により行った。その結果、#26遺伝子及び#26b遺伝子の２遺伝子を破壊した二重変異体ポプラの作成に成功した。
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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
二次壁形成過程における#26遺伝子の機能推定が順調に進んでいる。#26遺伝子を過剰発現させたポプラを用いて機能解明を進めるとともに、ゲノム編集技術を用いて#26遺伝子／#26b遺伝子二重変異体の作成にも成功した。これにより、過剰発現体とノックアウト体の両面から詳細な機能解析が可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
#26遺伝子のプロモーター領域にレポーター遺伝子（GFP-GUS）を連結したコンストラクトを導入した組換えポプラを用いて、#26遺伝子の発現パターンを細胞レベルで明らかにする。また、ゲノム編集技術により作成した#26遺伝子／#26b遺伝子二重変異体ポプラを用いて、木部細胞の細胞壁について詳細な観察を行う。特に、二次壁を構成する各壁層（S1層、S2層、S3層）の壁厚を測定し、#26遺伝子及び#26b遺伝子が二次壁形成のどの段階で機能をしているのかを推定する。
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| Causes of Carryover |
遺伝子解析用の試薬を購入する予定であったが、該当試薬の納入の目処が立たないため、購入を断念した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度に購入予定であった遺伝子解析用試薬の同等品を購入する。
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