2020 Fiscal Year Annual Research Report
コケ植物繁殖子の休眠を制御する分子メカニズムの解明
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19H03247
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
石崎 公庸 神戸大学, 理学研究科, 教授 (00452293)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | コケ植物 / 無性芽 / 休眠 / アブシシン酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ゼニゴケにおける無性芽休眠の統合制御因子候補であるMpbHLH40に焦点をあて、その上流と下流の制御ネットワークを明らかにすることを目的としている。
無性芽の発芽率を定量的に解析する手法を確立し、MpbHLH40機能欠損変異体での無性芽発芽率が、ABA受容体遺伝子やABAシグナル伝達因子ABI3遺伝子の変異体よりも顕著に高いことを明確に示すことができた。
またMpbHLH40機能欠損変異体とMpbHLH40の下流にグルココルチコイド受容体ドメイン（GR）を融合したMpbHLH40-GRコンストラクトを導入した形質転換体を利用してMpbHLH40の下流で制御される遺伝子制御ネットワークの解析をすすめた。前年度の研究からMpbHLH40下流でABA生合成に関わるNCED遺伝子の発現が制御されることが示唆されたが、MpbHLH40機能欠損変異体の無性芽には野生株に比べてABAの存在量が少ないことが明らかになった。またMpbHLH40-GR株でDEX処理を行うとABA量が顕著に増加することも明らかになった。これらのことからゼニゴケの無性芽ではMpbHLH40によってNCED遺伝子の発現が誘導されABA生合成が増加すると考えられ、このことが無性芽休眠の要因の1つであることが強く示唆された。
一方で、MpbHLH40-GR株ではDEX処理により無性芽の成長が抑制されるが、MpbHLH40背景でABA受容体遺伝子を欠損させてもDEX処理により無性芽の成長が抑制されたことから、MpbHLH40の機能誘導による無性芽成長抑制におけるABAシグナル伝達の寄与は限定的と考えられた。
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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
MpbHLH40下流でABA生合成が正に制御されることを明確に示す結果を得た。またMpbHLH40下流の遺伝子制御ネットワークについて詳細な解析をすすめることが出来た。MpbHLH40の発現動態やMpbHLH40機能欠損変異体、MpbHLH40機能誘導株の表現型解析データが順調に蓄積し、2021年度中にこれらの結果をまとめて原著論文として発表する道筋が明確になった。本研究は当初の計画通りに順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はゼニゴケにおける無性芽休眠の統合制御因子候補であるMpHYPNOS/MpbHLH40に焦点をあて、特に下流の制御ネットワークを明らかにする。
①無性芽休眠におけるMpHYPNOS（MpbHLH40）とABA生合成の関係。MpHYPNOS下流の遺伝子制御ネットワークの解析から、MpHYPNOS下流でABA生合成経路の酵素遺伝子NCEDの発現が制御され、ABA生合成が上昇する可能性が明らかになった。そこで、MpHYPNOSとABAとの関連を重点的に解析する。MpHYPNOSの機能をステロイドホルモン処理により誘導できる形質転換体（MpHYPNOS-GR）背景でNCED遺伝子を破壊した株を作出し、MpHYPNOSの機能にNCEDが必要であるかを解析する。またMpHYPNOS-GR背景でABA受容体遺伝子を破壊した株も作出し、MpHYPNOSの機能への既知のABAシグナル伝達系の関与についても解析する
②MpHYPNOSによる細胞分裂制御遺伝子の制御について。前年度の研究からMpHYPNOS下流でG2-Mサイクリン等の細胞周期関連遺伝子の発現が抑制されている可能性が示唆された。そこで、MpHYPNOS-GR株やMpHYPNOSノックアウト株に細胞周期マーカーを導入して、MpHYPNOSの機能と細胞分裂の関連について詳細に解析する。
①と②およびこれまでの結果を統合して学術論文としてのとりまとめを行う。
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[Journal Article] Design principles of a minimal auxin response system2020
Author(s)
Kato Hirotaka、Mutte Sumanth K.、Suzuki Hidemasa、Crespo Isidro、Das Shubhajit、Radoeva Tatyana、Fontana Mattia、Yoshitake Yoshihiro、Hainiwa Emi、van den Berg Willy、Lindhoud Simon、Ishizaki Kimitsune、Hohlbein Johannes、Borst Jan Willem、Boer D. Roeland、Nishihama Ryuichi、Kohchi Takayuki、Weijers Dolf
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Journal Title
Nature Plants
Volume: 6
Pages: 473～482
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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