2023 Fiscal Year Annual Research Report
オーキシン不活性化経路によるオーキシンホメオスタシス調節機構の解明
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23H02151
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
林 謙一郎 岡山理科大学, 生命科学部, 教授 (30289136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笠原 博幸 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (00342767)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | オーキシン / オルガネラ / 不活性化 / 植物ホルモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物はオーキシン濃度を制御することで，オーキシン応答性遺伝子群の転写調節を介して環境応答や形態形成を調節する。そのオーキシン濃度の制御機構の解明は，植物学のきわめて重要な課題の一つである。植物ホルモンであるオーキシン（Indole 3-acetic acid: IAA）の濃度勾配は，細胞間の極性輸送により形成される。この濃度分布に応じて，根や茎葉におけるオーキシン応答が制御される。これまで極性輸送による組織レベルのIAA分布は詳細に研究されてきたが，細胞内のIAA動態は不明であった。IAAやその代謝物は受動拡散しないことから，細胞質とオルガネラ（小胞体・色素体・液胞）における生合成酵素・代謝不活性化酵素の局在やオルガネラ輸送が，細胞内IAA動態に重要な役割を担うと考えられるが，その分子機構は不明である。本研究では，「オーキシンの細胞内動態を探り，その動態解析から細胞内ホルモンアトラス」を作製し，オーキシンホメオスタシスの制御システムの解明を最終的な目的とする。
IAAは細胞質とオルガネラに何らかの仕組みで分配され,細胞質からのIAAの排出量と，オルガネラへの蓄積量・不活性化量（細胞内IAA濃度）の調節によって，オーキシンホメオスタシスが維持されるとの仮説に基づいて，まず，オーキシン代謝酵素や輸送体の細胞内のIAA動態に対する寄与を明らかとした。その結果，オーキシン代謝物が小胞体において，一時的な貯蔵体として輸送，蓄積されること結果が得られた。また，オーキシン貯蔵体に高感受性となる輸送体遺伝子候補を同定できた。
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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
オーキシン貯蔵体の代謝酵素をオルガネラ特異的に局在させて代謝物プロファイルを測定した予備実験の結果から，植物ホルモンであるオーキシンは，液胞や小胞体に貯蔵体や不活性化体として輸送されるという本研究の提案時に想定していた仮説を支持する実験結果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
オルガネラ特異的にオーキシン貯蔵体を蓄積する機構が存在するという結果が得られた。この実験結果の定量的な解析や，細胞質-オルガネラ間のオーキシン貯蔵体の輸送を担う輸送体や，オーキシン貯蔵体の分解によるオーキシン濃度の調節機構の解明を目指す。
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[Journal Article] Intrinsic disorder and conformational coexistence in auxin coreceptors2023
Author(s)
Sigurd Ramans-Harborough, Arnout P Kalverda, Iain W Manfield, Gary S Thompson, Martin Kieffer, Veselina Uzunova, Mussa Quareshy, Justyna M Prusinska, Suruchi Roychoudhry, Ken-Ichiro Hayashi, Richard Napier, Charo Del Genio, Stefan Kepinski
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci U S A .
Volume: 120
Pages: e2221286120.
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] GH3-mediated auxin inactivation attenuates multiple stages of lateral root development2023
Author(s)
Qing Wang, Hugues De Gernier, Xingliang Duan, Yuanming Xie, Danny Geelen, Ken-Ishiro Hayashi, Wei Xuan, Markus Geisler, Kirsten Ten Tusscher, Tom Beeckman, Steffen Vanneste
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Journal Title
New Phytologist
Volume: 240
Pages: 1900-1912
DOI
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