2017 Fiscal Year Annual Research Report
フィトクロムを介した赤色光シグナルによる無機栄養獲得と利用機構の解明
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17H05024
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
櫻庭 康仁 東京大学, 生物生産工学研究センター, 助教 (80792192)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | フィトクロムB / 赤色光シグナル / リン栄養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度の計画どおり、赤色光が植物のリン酸イオンの吸収や蓄積にどのように関与するか検証した。シロイヌナズナのCol-0野生株を赤色光条件下で育成し、通常の白色光条件下で育てた個体に比べ、リン酸イオンの吸収と蓄積量が変化するかを調べた。リン酸イオンの吸収速度は放射性同位体を用いて、蓄積量はイオンクロマトグラフを用いて分析した。結果、白色光照射時に比べて、赤色光を照射したCol-0野生株では、リン酸の吸収能力および蓄積量が上昇した。また、赤色光シグナルの無機栄養の吸収と利用の制御の生理的意義を明らかにするために、フィトクロム、赤色光シグナルの負の制御因子PIF転写因子、正の制御因子HY5の欠損株や過剰発現体を異なるリン栄養条件で栽培し、表現型解析を行った。さらにフィトクロムBの下流で、PIF4とPIF5、そしてHY5転写因子がリン酸輸送体遺伝子PHT1;1の発現を直接調節することを実験的に明らかにし、フィトクロムBを介した赤色光シグナルがどのように根からのリン栄養の獲得を制御しているかを分子レベルで１部明らかにした。
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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
上記のように、初年度に計画していたほとんど実験を遂行し、フィトクロムBを介した赤色光シグナルが植物の根からのリン栄養の獲得の促進に関わっていることを明らかにし、その分子メカニズムについても一部明らかにすることに成功した。さらにこれらの研究成果をまとめた論文は2018年にNature Plants誌に掲載された (Sakuraba et al. 2018 Nature Plants, 4:1089-1101)。これらのことから、本研究課題は当初の研究計画に沿って順調に進んでいる。一方、当初予定していた、無フィトクロムBやPIF転写因子の機栄養獲得機構において重要な相互作用因子の同定などは思うように進んでおらず、次年度以降に行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に明らかにしたフィトクロムBを介した赤色光シグナルによるリン栄養獲得のメカニズムをさらに詳細に解析していく。具体的には、PIF過剰発現体やHY5過剰発現体を用いて、クロマチン免疫沈降シーケンシング(ChIP-seq)解析を行い、PIF転写因子やHY5転写因子が結合する標的遺伝子を網羅的に同定する。通常条件とリン不足条件で解析を行い、リン栄養と関連しているPIF転写因子やHY5転写因子の標的遺伝子候補を見つけ出す。またフィトクロムBを介した赤色光シグナルが、シロイヌナズナだけではなくイネにおいてもリン栄養の獲得の促進に関わっているか検証する。
また、赤色光シグナルがリン栄養だけではなく窒素栄養の獲得促進にも関わるかを検証する。具体的には、phyB欠損株やPIF4過剰発現体を窒素栄養環境が異なる条件で栽培し、それらの安定同位体(15N)で標識したNO3-およびNH4+の取り込みとグルタミンなどの同化産物の含量によって評価する。その後、RNA-seq解析により窒素栄養獲得機構において重要なPIF転写因子の標的遺伝子の候補を同定する。
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