2021 Fiscal Year Research-status Report
ハエトリソウを用いた植物の高速なカルシウムシグナル伝達機構の解明
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21K15047
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
須田 啓 埼玉大学, 理工学研究科, 産学官連携研究員 (40899192)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | カルシウムシグナル / ハエトリソウ / 接触刺激 / バイオセンサー / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハエトリソウでは接触刺激に応じて植物で最も速いカルシウムシグナルの伝達が起こる。このことは，ハエトリソウにカルシウムシグナルを高速で伝達するための何らかのメカニズムが存在することを示唆しているが，神経を持たない植物で高速にカルシウムシグナルを伝達する情報伝達機構は未解明である。本研究では申請者らが確立したハエトリソウの形質転換技術とカルシウムイメージング技術を組み合わせて，遺伝子発現を制御したハエトリソウのカルシウムシグナルを可視化することによって， <1>. カルシウムシグナルの伝達する組織の同定，<2>. カルシウムシグナルの細胞間伝達経路の同定，<3>. カルシウムイオンの流入経路の同定という組織・細胞・分子レベルでの解析によって植物における高速なカルシウムシグナル伝達機構の新たなモデルを提唱する。
今年度は，GCaMP6f発現ハエトリソウ株の葉身のカルシウムシグナルを共焦点顕微鏡下で観察する技術を確立した。更に，接触刺激に応じたカルシウムシグナルを観察した結果，裏表皮細胞において接触刺激に応じたカルシウムシグナルが観察されることが分かった。ハエトリソウにおけるカルシウムシグナルは葉身表側で接触刺激を受容する感覚毛の基部から発生・伝播することから，接触刺激に応じたカルシウムシグナルは表表皮から裏表皮までの全ての細胞群で上昇する可能性が示唆された。更に，トランスクリプトームデータの解析によってハエトリソウの成熟した葉身のみに高発現する遺伝子群の同定に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ハエトリソウの接触刺激に応じたカルシウムシグナルは培地上で栽培した株では起こらず，土の上で栽培した株のみで起こるため，カルシウムシグナルの観察には土の上で栽培した形質転換株を用いることが不可欠である。しかしながら2021年度には，土植えのハエトリソウを栽培している人工気象室の空調が故障したため，土に植えた多くの形質転換株が枯死してしまったことから，実験計画がやや遅れている。
現在は，空調を修理した人工気象室で形質転換株が順調に生育していることを確認している。
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| Strategy for Future Research Activity |
形質転換株が土の上で十分に生育し次第，阻害剤を用いたカルシウムイオンの流入経路の同定を順次進めていき，トランスクリプトーム解析の結果と併せてカルシウムチャネル候補のノックアウト株を樹立する。更に，細胞間連絡の閉鎖を制御できる形質転換体を用いて，カルシウムシグナルの伝達が細胞間連絡を介しているのかを明らかにする。これらの結果を統合し，植物における高速なカルシウムシグナル伝達機構のモデルの提唱を目指す。
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| Causes of Carryover |
空調の故障により形質転換株が枯死したため，当初計画していた阻害剤を用いたカルシウムシグナル動態の評価が実施出来なかったことから，未使用額が生じた。阻害剤を用いたカルシウムシグナル動態の評価は次年度に実施することとし，未使用額はその経費に充当したい。翌年度分として請求した助成金は当初の計画通りの経費に充当する。
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