2020 Fiscal Year Annual Research Report
植物免疫の有効性を決める転写リプログラミングの制御機構の解明
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19H02960
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
峯 彰 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80793819)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 植物免疫 / 遺伝子発現制御 / Long noncoding RNA / シグナル伝達 / 細胞間コミュニケーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
課題1では、同時に欠失させると恒常的な免疫活性化を誘導する3つのAHL転写因子に着目した研究を進めた。この表現型は高温によってキャンセルされたことから、ahl三重変異体では高温に感受性を示す免疫経路が活性化されていることが示唆された。これらの表現型がAHL転写因子の欠失によるものであることを遺伝学的に証明するために、相補実験を進めた。GFP融合AHL転写因子を発現させるベクターの構築し、ahl三重変異体への導入を試みたが形質転換体を得ることができなかった。
課題2では、免疫の活性化に伴って発現が誘導され、その欠失が花粉発生に異常をもたらすlong noncoding RNAであるlncR30に関する解析を進めた。シロイヌナズナ変異体を用いた遺伝学的解析から、flg22によるlncR30の発現誘導にはBAK1が必要であることを明らかにした。加えて、その下流で働くジャスモン酸やサリチル酸、エチレンなどの植物ホルモンは必要でないことも示した。lncR30の発現部位と機能の関係性を調べるために、lncR30のプロモーターレポーター植物の作出に着手した。lncR30プロモーターの制御下で核局在シグナルを付加したtdTomatoを発現するT2植物を複数ライン得た。予備的な観察ではあるが、lncR30は主に維管束系の細胞で発現していることを明らかにした。
課題3では、表皮特異的なML1プロモーター、葉肉特異的なCAB3プロモーター、維管束特異的なSUC2プロモーター、あるいは、孔辺細胞特異的なGC1プロモーターを利用して、免疫受容体の変異体においてその発現を部位特異的に相補する形質転換体の作成を進めた。T2世代の選抜を完了しており、T3世代におけるシングルコピーを保有するホモ化ラインの選抜を進めている。
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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
課題1において、ahl三重変異体では高温感受性の免疫経路が活性化しされていることを明らかにした。高温感受性の免疫経路はこれまでにいくつか報告されており、それらを対象としてさらなる解析を進めることができる。当初の予定では、ahl三重変異体の相補ラインの作出完了を目指していたが、ahl三重変異体をアグロバクテリウムで形質転換するのは容易ではないことが判明し、作出完了には至らなかった。
課題2においては、lncR30の発現誘導に関わるシグナル因子としてBAK1を同定できた。BAK1の下流では複数のシグナル因子が働くことが分かっているが、そのうちの一つである植物ホルモンはlncR30の発現誘導に必須でないことも示せた。また、lncR30の発現部位と機能の関係性を調べる実験に関しては、順調に材料の準備を進め、予備的な知見も得ることができた。
課題3においては、様々な組織特異的プロモーターを利用して、免疫受容体の変異体においてその発現を組織特異的に相補する形質転換体のT3種子を取得した。予定していた接種実験には至らなかったものの、それに向けた材料の準備を着実に進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題1においては、ahl三重変異体の形質転換を成功させることを目指す。ahl三重変異体の形質転換が容易でない原因として、免疫が恒常的に活性化していることが考えられる。研究を進める中で、ahl三重変異体で活性化される免疫経路は高温感受性であることを見出した。そこで、一定期間を高温で栽培することで免疫経路の活性化を解除したのちに、アグロバクテリウムを感染させることを試みる。形質転換体の作出に成功すれば、GFP融合AHL遺伝子の導入で個体矮化の表現型が回復するかどうか調べる。表現型の回復が見られた場合、ChIP-seqを行い、AHL転写因子の標的遺伝子を明らかにする。
課題2に関しては、lncR30のプロモーターレポーター植物の作出を進め、lncR30の発現部位と機能の関係性を調べる。また、lncR30の発現誘導を担うシグナル伝達経路のさらなる解明に向けて、BAK1の下流で働くMAPキナーゼや活性酸素が関与しているかどうか調べる。
課題3においては、表皮、葉肉、維管束、孔辺細胞で特異的に免疫受容体を発現する形質転換体の作出を進める。作出できた形質転換体は、順次、病原細菌に対するその抵抗性レベルを調べることで、それぞれの組織や組織間コミュニケーションの病害抵抗性に対する寄与を明らかにする。
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