2022 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanisms for transmission of short-day information to root via vascular system and acquisition of tolerance to winter environment in deciduous woody plant
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20K06698
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
佐藤 忍 筑波大学, 生命環境系, 教授 (70196236)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 落葉樹 / 短日 / microRNA / 篩管 / 根 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
落葉性樹木ポプラは秋～冬に休眠が誘導される際、短日によって根の緩やかな成長停止や冬季に増加する導管液有機物質に関する遺伝子の根における発現が誘導される。これらの変化は短日を受容した地上部で合成されたシグナル分子が篩管を介して根へ輸送されることにより起こると考えられた。また、シュートの休眠誘導に働くABAの投与は導管液有機物に関わる遺伝子の一部しか誘導しなかったため、ABA以外の短日シグナルの候補としてmiRNAが挙げられ、短日条件下のPopulus trichocarpaの葉で発現量が増加し、カボチャ等の篩管液のmiRNAデータベースに含まれるmiRNAが複数同定された。
そこで、その中で一つのmicroRNAに着目し、ハイブリッドアスペンT89系統(P. tremula × tremuloides)を用いてそのmicroRNA の欠損変異体を作出し、人工的年間環境サイクル下で栽培した。その変異体の根の伸長量は変化において短日移行直後に有意に増加した。また、根における休眠に関連する遺伝子の発現解析において、アブシジン酸・ジベレリンシグナルを介して根の細胞分裂及び細胞壁構成を制御して伸長量を抑制している可能性が示された。
一方、短日のポプラ葉で発現上昇するmiRNA7種について、LD/SDの篩管液中での解析を試みたところ、3種について篩管液中の存在を確認した。
また、長日2W、短日2/6Wのポプラ根でRNA-seqを実施したところ、37271個の遺伝子の発現動態が得られ、これらのうち、発現量が大きく、いずれか2つのタイムコース間で発現量が20倍以上変動する遺伝子が85個確認され、ある種の細胞タンパク質やペルオキシダーゼなどはLDで発現上昇し、低温耐性やストレス、ABA応答性の遺伝子などはSDで発現上昇していた。
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