2022 Fiscal Year Research-status Report
植物の根端メリステムに対する有害金属毒性としてのDNA損傷の検証
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21K05330
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
浦口 晋平 北里大学, 薬学部, 講師 (20638837)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | DNA損傷 / ファイトケラチン / 根端分裂組織 / 有害金属 / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず，有害金属ストレスが植物の根端においてDNA損傷ストレスを生じるのか検証することを目的として，初年度に確立したリアルタイムPCRによるDNA損傷評価系を用いて，シロイヌナズナの野生型および有害金属感受性の変異株cad1-3の根端におけるDNA損傷レベルを様々な有害金属ストレス条件下で評価した。亜ヒ酸，カドミウム，無機水銀，フェニル水銀はいずれもDNA損傷を誘発したが，野生型と変異株cad1-3の違いは明確ではなかった。変異株では細胞質の有害金属をキレート化するペプチド・ファイトケラチンを合成できないため，有害金属によるDNA損傷が野生型に比べて亢進されるという仮説を立てていたが，cad1-3でDNA損傷が高くなったのはフェニル水銀処理のみで，亜ヒ酸，カドミウム，無機水銀については野生型とcad1-3ともにDNA損傷は同程度であった。
続いて，有害金属ストレスが植物の根端分裂組織の機能に及ぼす影響を明らかとするため，cad1-3の根端をモデルに組織や細胞の形態や細胞死の発生について顕微鏡観察を実施した。その結果，亜ヒ酸ストレスでは分裂組織内の維管束部で細胞死を特異的に観察した。亜ヒ酸による根の伸長の停止は可逆的で，亜ヒ酸ストレスの解除により根伸長は再開された。一方，カドミウムでは根端分裂組織の移行領域周辺にダメージを生じ，カドミウムストレスを解除してもダメージからの回復は観察されなかった。
Ku70やRAD51などDNA損傷修復に関わる分子のシロイヌナズナ変異株を取得し，cad1-3との二重変異株を作成した。pWOX5-WOX5-GFPやpCYCB1;2-CYCB1;2-YFPなどのマーカー系統についても交配によってcad1-3背景への移植を進めた。
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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
初年度に開発したDNA損傷定量法を用いて，有害金属ストレスが根端分裂組織においてDNA損傷を生じているのか検証できた。亜ヒ酸やカドミウムなど有害金属に特異的な毒性・根端に対する影響を顕微鏡観察によって見出した。DNA損傷修復関連の変異株や細胞分裂マーカー系統のcad1-3背景への移植を進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
有害金属による根端のDNA損傷の蓄積について，時間依存的な解析を進める。DNA損傷応答のマスター制御因子であるSOG1の変異株を用いてDNA損傷の定量を行う。DNA損傷修復関連の変異株やマーカー系統の有害金属ストレス下での挙動を解析する。
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