2021 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of regulatory mechanism of jasmonic acid dependent isoprene biosynthesis in tropical trees
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19H03089
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
屋 宏典 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (10177165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲福 征志 琉球大学, 農学部, 准教授 (90457458)
宮本 皓司 帝京大学, 理工学部, 講師 (90721514)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | イソプレン合成 / シグナル伝達 / ジャスモン酸 / ホルモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球上の多くの植物は高温や強光などの環境ストレスに応答してイソプレンガスを放出する。これまでの研究により植物の病障害適応において重要な役割を演じている植物ホルモンのジャスモン酸がイソプレンの合成・放出制御にも関わっていることが示唆されてきている。本研究は、主要な熱帯樹種であるクワ科のオオバイヌビワのイソプレン放出に及ぼすホルモン処理及び低温や乾燥等の非生物的ストレスの影響とこれらの外的刺激に対する葉内でのホルモン濃度とシグナル関連遺伝子並びに基質供給代謝系の関連遺伝子の発現変化を解析し、ジャスモン酸経路を介する熱帯樹木の新奇イソプレン合成・放出制御機構を解明することを目的とした。
まず、ジャスモン酸散布後のオオバイヌビワ葉部の植物ホルモン濃度、関連シグナリング転写因子並びにイソプレン合成酵素の遺伝子発現の経日変化を測定し、それらの相関を解析した。その結果、植物ホルモンのうちIAAとJA-Ile及びそのシグナリング下流の転写因子MYC2とSAUR21はイソプレン合成酵素遺伝子発現と強く相関していた。イソプレン合成酵素遺伝子発現はサイトカイニン濃度とは相関するが、そのシグナリング下流の転写因子ARR-Bの発現とは相関しなかった。また、イソプレン合成酵素遺伝子プロモーターにMYC2とSAURに対するシスエレメントが存在することも明らかになった。我々はこれらの結果に基づき、IAAとJA-Ile濃度のバランスによりイソプレン合成酵素遺伝子の発現が制御されるとの仮説を提唱した。一方、短期の乾燥ストレスはイソプレン合成酵素タンパク質量の一過的な上昇を介してイソプレン放出を増加させるが、イソプレン合成遺伝子発現及びホルモン濃度に有意な変動は認められず、ホルモンバランスとその下流の転写因子による制御は関与しないことが示された。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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