2012 Fiscal Year Research-status Report

イネの窒素レベルに応答した転写因子ＤＲＥＢによる光合成の制御に関する研究

Research Project

Project/Area Number	24580026
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	斉藤和幸九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (00215534)
Project Period (FY)	2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords	イネ / 窒素 / Rubisco遺伝子 / 転写因子 / 転写制御 / 光合成
Research Abstract	ユビキチン遺伝子のプロモーターと転写因子OsDREBIGのcDNAとを連結したエフェクター遺伝子と、Rubisco遺伝子、OsRBCS3、あるいはSBPase遺伝子のプロモーターとルシフェラーゼのcDNAとを連結したレポーター遺伝子を作成した。OsRBCS3プロモーターを持ったレポーター遺伝子はエフェクター遺伝子とともにイネ葉身細胞へ導入するとルシフェラーゼ活性が高まったことから、転写因子OsDREBIGはOsRBCS3プロモーターの転写活性化因子であることが明らかとなった。一方、SBPase遺伝子のプロモーターを持ったレポーター遺伝子ではエフェクター遺伝子を同時に導入してもルシフェラーゼ活性の上昇は認められなかった。次に、OsRBCS3プロモーター中に存在するDRE因子（5’－CCGAC－3’）を5’－TTTTC－3’に置換したプロモーターとルシフェラーゼのcDNAを連結したレポーター遺伝子をエフェクター遺伝子とともにイネ葉身へ導入した。OsRBCS3プロモーター中に存在する2つのDRE因子の内、１つでも置換するとルシフェラーゼ活性の上昇は認められなくなったことから、転写因子OsDREBIGはOsRBCS3プロモーター中のDRE因子に作用して転写を活性化していることが明らかとなった。続いて、大腸菌で生産させたOsDREBIGタンパク質とOsRBCS3プロモーターとのゲルシフトアッセイを行ったところバンドのシフトが認められ、OsDREBIGが直接OsRBCS3遺伝子の転写を活性化していることが明らかとなった。さらに、NH4NO3濃度を低下させるとOsDREBIG及びOsRBCS3の発現レベルが低下した。以上の結果より、窒素レベルの低下に応答して転写因子OsDREBIGのレベルが低下することによりOsRBCS3遺伝子の発現レベルの低下が引き起こされることが示された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 転写因子OsDREB1GがRubisco遺伝子、OsRBCS3、の転写活性化因子であり、窒素レベルの低下に応答して転写因子OsDREBIGのレベルが低下することによりOsRBCS3遺伝子の発現レベルの低下が引き起こされることが示されたことから、本年度の研究目的はおおむね達成できた。しかし、SBPase遺伝子については予想に反して転写因子OsDREB1Gによる転写の活性化が認められなかったため。
Strategy for Future Research Activity	1. Rubisco遺伝子、OsRBCS3、のプロモーター中に存在する２つのDRE因子（塩基配列 5’－CCGAC－3’）の一つあるいはすべてを5’－TTTTC－3’に置換したプロモーターについて、転写因子OsDREB1Gタンパク質との結合をゲルシフトアッセイにより検討し、転写因子OsDREB1Gはプロモーター中のDRE因子を認識して結合していることを明らかにする。 2. カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターの下流に緑色蛍光タンパク質と転写因子OsDREB1GのcDNAを連結したプラスミドを作成し、パーティクルガンを用いてタマネギ鱗葉の表皮細胞へ導入する。細胞核からのみ緑色蛍光が検出されれば転写因子OsDREB1Gタンパク質は転写因子として働くために必要な核移行能力を持つことが明らかとなる。 3. SBPase遺伝子については、転写活性に及ぼす転写因子OsDREB1D及びOsDREB1Eの影響を明らかにする。 4. 0.5 mM 硝酸アンモニウムを含む水耕液で発芽後14日間栽培した苗を0 mM 及び0.5 mM に調整した水耕液に移し、第３葉葉身の窒素含量、転写因子OsDREB1G及びOsRBCS3のレベル、光合成速度、蒸散速度を4日間ごと１６日間経時的に測定する。この実験により、窒素レベルの低下に応答して転写因子OsDREB1Gのレベルが低下することによりOsRBCS3のレベルと光合成能力の低下が引き起こされることを明らかにする。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	該当なし