2017 Fiscal Year Research-status Report
葉の老化制御メカニズムの解明と農作物への応用を目指した基盤研究
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17K08196
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
松岡 大介 神戸大学, バイオシグナル総合研究センター, 講師(研究機関研究員) (60437506)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ジャスモン酸シグナル / 老化制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
老化は生育に伴う内生的な刺激や環境の変化（ストレス）により制御されているが、植物ホルモンはそれらのシグナルを伝達する上で重要な機能を担っている。これまでにサイトカイニン、エチレン、オーキシン、アブシジン酸、サリチル酸やジャスモン酸など数多くの植物ホルモンの関与が示唆されているが、その仕組みは複雑で未解明の部分が多い。本研究では老化の開始や進行を制御する分子メカニズムを解明し、農作物の増収や収穫後の品質保持やコスト削減を可能とする新品種の作出のための基盤研究を行うことを目的としている。これまでにMAPKKK18はMKK3と相互作用すること、またMKK3はMPK1/2/7/14と相互作用することからMAPKKK18-MKK3-MPK1/2/7/14がMAPKカスケードを形成し老化を制御していると考えている。今年度はMAPKKK18過剰発現による老化制御メカニズムの解明を目指し、特にMAPKKK18カスケード下流因子の同定について野生型シロイヌナズナ及び35SMAPKKK18のロゼット葉より抽出したRNAを用いてDNAマイクロアレーによる網羅的な発現変動の調査を行った。網羅的解析により得られた変動遺伝子およびタンパク質の機能をこれまでに報告があるものについては文献等により精査し、それらの中で各種ホルモンの合成やシグナル系に関連する候補遺伝子およびタンパク質の絞り込みを行った。その結果、ジャスモン酸の合成やシグナル伝達に関与する遺伝子がMAPKKK18過剰発現植物において顕著に誘導されていることが確認された。現在MAPKKK18-MKK3-MPK1/2/7/14カスケードとの関連を詳細に検証しているところである。またMAPKKK18と相同な遺伝子であるMAPKKK17について同様に過剰発現植物を作製し、その表現型の調査を行い、MAPKKK18過剰発現植物との比較を行っている。
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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
MAPKKK18過剰発現植物において顕著に誘導されている遺伝子群を同定し、現在MAPKKK18-MKK3-MPK1/2/7/14カスケードとの関連を詳細に検証しているところである。またMAPKKK18と相同な遺伝子であるMAPKKK17について同様に過剰発現植物を作製することに成功し、その表現型の調査を行っている。また現在、MAPKKK17過剰発現植物についてもDNAマイクロアレー解析により、変動する遺伝子の同定を行っている。これら２種の植物で共通する変動遺伝子などを評価することにより本研究の目的とする葉の老化制御メカニズムの解明へとつながると期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究を継続するとともに、網羅的解析により得られた候補遺伝子やタンパク質の過剰発現体や遺伝子欠損体を作製しその表現型（特に葉の老化に対する影響）を調査すると共に、各種ホルモン（アブシジン酸、エチレン、サリチル酸、ジャスモン酸）およびストレス（暗黒、乾燥、低温）に対する応答を評価する。また35SMAPKKK18植物との交配を行い、遺伝学的な関係を評価する。
また不活性型MAPKKK18過剰発現による老化抑制を利用した高収量作物作出のための基盤研究として、誘導発現系の構築による老化制御を行なうため、以下の研究を実施する。
これまでに作成したMAPKKK18過剰発現植物はカリフラワーモザイクウィルス由来35Sプロモーターを使用しているが、同プロモーターはどの生育時期や組織においても発現するため葉の老化以外の生理反応に影響が及ぶ可能性があり、実際の作物に導入する際の障害になる可能性がある。そこで特定の時期にのみ発現するようにシロイヌナズナを用いて誘導発現系を構築し葉の老化に対する影響を調査する。用いる発現系はシロイヌナズナでよく使用されているデキサメタゾン（DEX）誘導系および老化得意的発現遺伝子であるSAG12遺伝子プロモーターを予定している。SAG12遺伝子プロモーター下でサイトカイン合成酵素であるIPTを発現させると老化が抑制されることが知られており、それぞれのプロモーターの下流にMAPKKK18KN遺伝子を連結した植物形質転換用ベクターを構築し、アグロバクテリウム法によりシロイヌナズナに導入し、形質転換植物を作成、その表現型を評価する。
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Research Products
(1 results)
