システム生物学的アプローチによるオーキシン様除草剤の細胞毒性解明

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21780305
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: RAHMAN ABIDUR 岩手大学, 農学部, 准教授 (30447114)
• Keywords: Arabidopsis / auxin / microarray / herbicide / apoptosis / actin

Research Abstract

2010年度、当研究室では出願書類に明記していたように、バイオインフォマティクスを利用して、合成植物ホルモン2,4-Dによって誘導されるアポトーシスの誘導と細胞骨格であるアクチンの分解の分子ネットワークを確立することに焦点を当て研究を行った。我々の研究室で行った実験によると、2,4-D処理を行うことでのみ発現が上昇する遺伝子の遺伝子注釈分析により、アクチンとアポトーシスに関連する10以上の遺伝子の発現上昇を確認することができた。さらに、マイクロアレイによって確認されたそれらの遺伝子をRT-PCRを用いて分析した結果、すべての遺伝子においてIAAではなく2,4-D処理を行った場合においてのみ遺伝子の発現量が上昇することが判明した。これらの結果に基づき、仮説実働モデルを導くことができた。続けて、逆遺伝学の観点からこれらの遺伝子の機能的重要性について研究をすることとした。そのために、遺伝子型がホモであるT-DNA挿入株を、Arabidopsis Biological Resource Centerから入手した。今現在これらの変異体株は、TUNEL解析と免疫染色法を用いて2,4-Dによるアポトーシスとアクチン分解の作用に対しての耐性を有しているかを解析している段階である。我々はその解析と並行して、各々の遺伝子機能を解明するためにそれらの変異体株同士を交配することにより、二重変異体、三重変異体を作出している。さらに、リアルタイムPCR法により転移因子としての機能を持つ標的グループの一つを発見した。それら全てのLINE遺伝子とSINE遺伝子は、2,4-D処理をした場合IAA処理と比較して5～20倍もの発現量の上昇が確認された。それは転移因子が2,4-Dと特異的に反応することを示しており、今後はその転移因子の変異体の解析を行うことで2,4-Dの分子作用機構を解明することができるであろうと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Gravitropism of Arabidopsis thaliana roots requires polarization of PIN 2 toward the root tip in meristematic cortical cells. (2010)
  • Author(s): Rahman A, Takahashi M, Shibasaki K, Wu S, Inaba T, Tsurumi S, Baskin TI
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 22 Pages: 1762-1776
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Shootward and rootward : peak terminology for plant polarity. (2010)
  • Author(s): Baskin TI, Peret B, Baluska F, Benfey PN, Bennett M, Forde BG, Gilroy S, Helariutta Y, Hepler PK, Leyser O, Masson PH, Muday GK, Murphy AS, Poethig S, Rahman A, Roberts K, Scheres B, Sharp RE, Somerville C
  • Journal Title: Trends in Plant Science Volume: 15 Pages: 593-594
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Indole-3-acetic acid and 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid : a tale of two auxins (2011)
  • Author(s): Rahman, A.
  • Organizer: University of Massachusetts, Amherst, "Special Biology Seminar"
  • Place of Presentation: Amherst, MA, USA(招待講演)
  • Year and Date: 2011-02-28
• [Presentation] Auxin response in Arabidopsis under cold stress : underlying mechanisms (2011)
  • Author(s): Rahman, A.
  • Organizer: Howard University, "Biology Seminar"
  • Place of Presentation: Washington DC, USA(招待講演)
  • Year and Date: 2011-02-23
• [Presentation] Auxin response under cold stress : underlying molecular mechanisms (2010)
  • Author(s): Rahman, A., Takahashi, M., Shibasaki, K., Wu, S., Inab, T., Tsurumi, S., Baskin, T.I.
  • Organizer: 21st International conference on Arabidopsis Research, Yokohama, Japan.
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan(招待講演)
  • Year and Date: 20100606-20100610
• [Presentation] SMAP1 acts as a positive regulator for 2,4-dichlorophenoxyacetic acid mediated actin degradation and acts independent of known signaling pathway (2010)
  • Author(s): Takahashi, M., Oono, Y., Rahman, A
  • Organizer: 21st International conference on Arabidopsis Research, Yokohama, Japan.
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan(招待講演)
  • Year and Date: 20100606-20100610