フロリゲン活性化複合体の形成メカニズムの解明と開花調節への応用

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24688001
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 辻 寛之 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (40437512)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: フロリゲン / メリステム / 花成 / イネ

Outline of Annual Research Achievements

フロリゲンは移動性の花成促進シグナルであり、今日ではその正体がFT/Hd3aタンパク質であることが明らかにされている。イネでは、Hd3aは葉で発現した後、翻訳産物が茎の先端（茎頂メリステム）まで長距離輸送されて花芽分化を開始させる。茎頂の細胞に到達したHd3aは細胞質で受容体である14-3-3と相互作用し、さらに核移行して転写因子OsFD1と相互作用することで「フロリゲン活性化複合体」を形成する。この複合体が遺伝子発現を活性化し、花芽分化を開始させる。これらが明らかとなった次の重要な問題は、この複合体がメリステム内でどのように形成されるのか、また細胞内でどのように形成されるのかなどという点である。本研究では独自に開発したフロリゲンのイメージング技術を駆使してこの問題を解明することを目的とした。
はじめにHd3a-GFPを自身のプロモーターで発現するイネの詳細な観察を行った。その結果、14-3-3及びOsFD1はメリステムですでに発現しており、そこにHd3aが到達することで花成が誘導されることが明らかとなった。さらに観察を継続した結果、Hd3aは花成の後もメリステムへ供給され続け、花序の構造も制御することが分かった。次いで、新規な転写因子OsFD2を単離して機能解析を行った。OsFD2はOsFD1の代わりに14-3-3と結合することで複合体を形成できる。OsFD2による複合体形成過程をイメージングした結果、OsFD1とは異なるメカニズムで核内に形成されることが明らかとなった。さらに機能解析の結果、複合体にOsFD1が結合すると花成促進機能が、OsFD2が結合すると葉の発生を制御する機能が発揮されることが分かった。
これらの結果から、メリステムにおけるフロリゲン複合体の形成過程が明らかになったとともに、複合体の転写因子変換による多機能性のメカニズムが明らかとなった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] FT-like proteins induce transposon silencing in the shoot apex during floral induction in rice (2015)
  • Author(s): Tamaki, S., *Tsuji, H.(*Corresponding Author), Matsumoto, A., Fujita, A., Shimatani, Z., Terada, R., Sakamoto, T., Kurata, T., Shimamoto, K.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 112 Pages: E901-E911
  • DOI: 10.1073/pnas.1417623112
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Hd3a promotes lateral branching in rice. (2015)
  • Author(s): *Tsuji, H. (*Corresponding Author), Tachibana, C., Tamaki, S., Taoka, K., Kyozuka, J., Shimamoto, K.
  • Journal Title: Plant J. Volume: 82 Pages: 256-266
  • DOI: 10.1111/tpj.12811
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] （奨励賞受賞講演）花成ホルモン・フロリゲンの機能に関する遺伝育種学的研究 (2015)
  • Author(s): 辻 寛之
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 玉川大学（東京都町田市）
  • Year and Date: 2015-03-21
  • Invited
• [Presentation] Carrying the ball for flowering: Florigen distribution and epigenomic regulation in the shoot apical meristem (2015)
  • Author(s): Hiroyuki Tsuji
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-17
  • Invited
• [Presentation] Coordination of flowering and gene expression by rice Hd3a florigen (2014)
  • Author(s): Hiroyuki Tsuji
  • Organizer: International Symposium on Rice Functional Genomics 2014
  • Place of Presentation: Tucson, Arizona, USA
  • Year and Date: 2014-10-17
  • Invited
• [Presentation] The flowering hormone florigen: its structure, receptor complex, and beyond (2014)
  • Author(s): Hiroyuki Tsuji
  • Organizer: 第38回 内藤コンファレンス
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2014-10-09
  • Invited
• [Book] Florigen signalling ( in The Enzymes) (2014)
  • Author(s): Tsuji H, Taoka K.
  • Total Pages: 30
  • Publisher: Elsevier