2021 Fiscal Year Annual Research Report

アポプラスト障壁形成の環境応答機構と栄養循環における機能の理解

Research Project

Project/Area Number	21H02087
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	神谷岳洋東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (40579439)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山上睦公益財団法人環境科学技術研究所, 環境影響研究部, 副主任研究員 (60715499)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2026-03-31
Keywords	カスパリー線 / アポプラスト
Outline of Annual Research Achievements	環境に応答したアポプラスト障壁形成の分子機構：前年度、シロイヌナズナの根において、低カリウム条件下でカスパリー線、アポプラスト障壁の形成が早まることを見出した。本年度は、その分子機構と生理的意義の検証を進めた。低カリウム条件で、カスパリー線形成のマスターレギュレーターであるMYB36の遺伝子発現が根端側で観察されること、また、NO蛍光色素を用いた解析、および、NO合成阻害剤とNO合成変異株の解析により、低カリウム条件で、根端のNOの量が減少すること、NOが少なくなると根端側でカスパリー線およびアポプラスト障壁の形成が起こることを明らかにした。さらに、その生理的意義を明らかにするために、NO合成変異株を低カリウム条件で栽培したところ、根の生育が阻害されたり、地上部のカリウム濃度が低くなることが観察された。以上の結果より、低カリウム条件では、根端近くまでアポプラスト障壁が形成され、根からカリウムが漏れ出るのを防ぎ、地上部へ効率よくカリウムを輸送する機構があることが示された。以上の結果を論文にする予定である。地上部のアポプラスト障壁形成機構の解明と生理的意義の検証：シロイヌナズナにおいてカスパリー線形成に関与しているSGN3のホモログOsSGN3に着目し、CRISPR系統を作成した。当初は、ホモ系統を確立しようとしたが、雄性不稔であることが判明し、ヘテロ系統を維持することとした。実験をホモ系統を用いて行うため、ホモを選別するためのDNAマーカーを作成した。キュウリを用いた解析も進めた。カスパリー線形成のマスターレギュレーターであるMYB３６のキュウリホモログ遺伝子（CsMYB36）の破壊株はブルームレスになることが報告されている。本研究では、この遺伝子について解析を進め、破壊株ではカスパリー線は正常に形成されること、また、シロイヌナズナMYB３６では見られない現象として、地上部でも発現していることを見出した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 低カリウムによるカスパリー線形成機構について論文執筆に十分なデータが得られたこと、OsSGN3およびCsMYB36については、シロイヌナズナのMYB36とは異なり、根だけではなく地上部で発現していたり、地上部で表現型が観察され、カスパリー線形成遺伝子の新たな機能を見出すことができたため。
Strategy for Future Research Activity	地上部におけるカスパリー線形成遺伝子の機能解析に焦点を当て進めていく。