2021 Fiscal Year Research-status Report
植物のクチクラ形成を調節する乾燥応答ネットワークの解析
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20K05833
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
浦野 薫 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 契約研究員 (30391882)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 乾燥ストレス応答 / クチクラ / 転写制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
EDTF1形質転換シロイヌナズナ、ならびにシロイヌナズナに存在する３つのEDTFファミリー遺伝子のedtfトリプル変異体(edtf-tri)を用いて、クチクラ形成に関する制御機構に関して、EDTFファミリーの役割を検証することを目的に進めた。走査型電子顕微鏡を用いて、EDTF1過剰発現体(EDTF1OX)、EDTF1機能抑制変異体（EDTF-SRDX）ならびにedtf-triの植物器官の表面構造を観察し、EDTFファミリー遺伝子のクチクラ形成への影響を調べた。野生型植物と比較して、EDTF1SRDXとedtf-tri植物の葉と鞘においてワックスの密度が低下している部分が見られた。一方、EDTF1OX植物では野生型植物と比較して大きな違いは観察されなかった。また、花弁の表層観察の結果、EDTF1OX、EDTF-SRDX、edtf-triにおいて、花弁クチクラでの特徴的なナノリッジ構造に変化はなく、野生型との違いは観察されなかった。これらの結果より、EDTFファミリーは葉と鞘のクチクラ形成の制御に関与することが予想された。次に、EDTF遺伝子ファミリーのワックス合成や組成比への影響を調べるため、GC/MSを用いてedtf-tri植物のワックス主成分の定性・定量を行った。2週間生育させた野生型シロイヌナズナとedtf-tri植物の給水を停止し、乾燥ストレスを9日間処理した植物の葉の表層成分を抽出し、アルカン、アルデヒド、脂肪酸、一級アルコールの分析を行った。乾燥ストレスに応答し、野生型シロイヌナズナでは炭素鎖長31と33のアルカン量が増加し、その増加がedtf-triにおいて抑制されていた。EDTF遺伝子ファミリーは乾燥ストレス下でのアルカン合成の調整に関与することが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度、GFP融合型EDTF1を導入した形質転換シロイヌナズナを用いて、クロマチン免疫沈降解析や共免疫沈降解析を行い、下流制御遺伝子の同定を試みたが、EDTF1が結合するプロモーター領域を同定することができなかった。植物中で作られるGFP-EDTF1タンパク質量が少ないことが原因と考えており、6個のEDTF遺伝子を欠損した6重変異体中にGFP-EDTF1タンパク質を導入した植物を作成し、クロマチン免疫沈降解析や共免疫沈降解析を行い、EDTF1の結合領域の同定を試みる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は3つのEDTF遺伝子ファミリー（EDTF1,2,3）の欠損変異体edtf-triを作成し、クチクラに関わる組織学的、生理学的な解析を行った。その結果、EDTF1,2,3が植物のクチクラ形成やクチクラ構成成分の合成に関与することが明らかになった。一方、キメラリプレッサーを使用したEDTF-SRDX植物の表現型と比較した結果、edtf-triの表現型の変化は穏やかだった。この結果より、EDTF1が関与するクチクラ形成とその成分合成に関与するEDTFファミリーは他にもあることが予想された。EDTF1,2,3に加え、EDTF4,5,6遺伝子も組み合わせた6重変異体の作成したため、クチクラの構造、ワックス組成分析、下流遺伝子発現の分析を行い、EDTF遺伝子ファミリーによるクチクラ形成に関わる分子制御機構を詳細に解明する。さらに、EDTF6重変異体にGFPEDTF1タンパク質を導入した植物を用いて、クロマチン免疫沈降解析や共免疫沈降解析を行い、下流制御遺伝子の同定を試みる。また、クチン合成遺伝子CYP77A6プロモーター下でEDTFを発現させたシロイヌナズナを用いて、乾燥ストレス応答やクチクラ形成に関わる詳細な解析を行い、クチクラ強化の乾燥耐性への影響を評価し、作物への応用の可能性を検討する。
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| Causes of Carryover |
購入希望の商品の額に足りなかったため、143円の次年度使用額が生じている。本年度の物品費に加えて、必要な研究の消耗品購入に使用する予定である。
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