2020 Fiscal Year Research-status Report
Mechanism of transcriptional activation of aluminum tolerance gene through a signal transduction pathway
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19K05753
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
小林 佑理子 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (40610952)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アルミニウムストレス / ゲノムワイド関連解析 / シロイヌナズナ / シグナル伝達 / 転写因子 / ホスホイノシチドシグナル / NOシグナル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
日本を含む世界に分布する酸性土壌では、主に可溶化するアルミニウム（Al)が植物の生育を著しく阻害するため、安定した植物生産のためには中和石灰などの施肥が必要になる。したがって植物のAl耐性改良は低エネルギー投入による生産性向上への貢献が期待される。Al耐性は複数の遺伝子に制御され、それらの発現制御調節は育種上有用であると考えられる。本研究では、Alストレスシグナル感知やシグナル伝達を介した転写活性化機構を明らかにすることを目的とした。
これまでに、Alストレス下で遺伝子発現が上昇するAl耐性遺伝子であるABCトランスポーター、ポリガラクツロナーゼ阻害タンパクをコードする遺伝子の発現量ゲノムワイド関連解析から、新規転写因子を含む発現調節因子を明らかにした。それらは、多くの植物に保存されているAl耐性遺伝子STOP1転写因子に依存性のカルシウムシグナル、ホスホイノシチドシグナルや、非依存性の一酸化窒素（NO)シグナルが関与していた。さらに、それらのシグナル伝達因子の発現量差異はAl耐性と関連していた。一方、先行して実施したケミカルスクリーニングから同定した、Alシグナルに関与するプロテインカイネース遺伝子の解析を進めた。また、シロイヌナズナの地理的遺伝的に異なる集団間の比較トランスクリプトーム解析から、発現変動遺伝子や耐性感受性系統の発現差異は集団間で重複するものが少なく、集団に特異的なAl耐性を規定する転写応答システムの存在が示唆された。
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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
ゲノムワイド関連解析によりAlシグナル伝達に含まれる遺伝子を複数特定した。そのうち新規６遺伝子は遺伝学的に証明した。また新規変異体の解析から候補遺伝子を絞って転写活性化因子の同定を進めている。系統間差のトランスクリプトームからAl耐性遺伝子に関連する転写ネットワークの同定やAl耐性を規定する遺伝子の同定を進めている。これらに関して、２報国際誌に発表、１報投稿中、３報論文準備中である。一方、順調に遺伝子同定が進まないケースがあり、機能解析に至っていない点がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、変異体の解析および系統間差のトランスクリプトーム解析からの転写応答システムの解明に注力して進める。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染拡大の影響で使用できない経費が生じたため。論文投稿が遅延したため。今年は、可能となれば研究打ち合わせ、学会などへの出張旅費、論文投稿費用等に使用する計画である。
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