2012 Fiscal Year Research-status Report
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24780054
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
古川 純 筑波大学, 生命環境系, 助教 (40451687)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ミヤコグサ / QTL解析 / IRT1 / IREG / ZIP2 |
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| Research Abstract |
申請者が明らかにしたミヤコグサB-129とMG-20における複数元素の集積・輸送活性の差異、ならびにB-129のZn集積を制御すると予測される16ヶ所のQTLについて、本年度は主にQTL領域に存在しているFeならびにZnの輸送を制御する候補遺伝子の発現解析を行った。まずB-129が示すマルチミネラル集積へのFeの関与を明らかにするため、植物体がFe欠乏に対する応答反応が活性化された状態にあるかを判定するマーカー遺伝子を選抜したところ、根圏から二価Feイオンを吸収する輸送体であるIRT1が栄養成長期のB-129で高発現していることを明らかにした。このIRT1が高発現している条件下で、QTL上に座乗しているFe輸送関連候補遺伝子の発現を比較したところ、地上部へのFe輸送に関与するとされる輸送体IREGの相同遺伝子の発現量が系統間で異なっていた。しかしながら、IREG相同遺伝子はQTL上に複数含まれており、B-129で発現が高いものとMG-20で発現が高いものがあったことから、個々のIREG相同遺伝子について輸送活性の解析を行う必要がある。
また、QTL上に座乗しているZn輸送関連遺伝子の発現を比較したところ、細胞膜局在型のZn取込み輸送体であるZIP2をコードする遺伝子の発現がB-129でMG-20の約20％まで低下していた。ミヤコグサのZIP2と最も相同性の高いタルウマゴヤシのZIP2(MtZIP2)では、根圏のZn濃度が高い際に発現量が増加し、導管からの再吸収を根で行うことで地上部への過剰なZn輸送を防ぐ機能を果たしている可能性が示唆されており、B-129でのZIP2発現量が低いことは地上部でZn含量が高いことと矛盾しない。今後ZIP2のミヤコグサにおける発現部位を明らかにすることで、導管からの再吸収を介したイオン輸送の制御について新たな知見が得られるものと考える。
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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
平成24年度の研究内容として、ミヤコグサにおけるFe欠乏応答マーカー遺伝子の選抜、Zn集積に関連する候補遺伝子の同定および機能解析、B-129におけるZn集積関連QTLに座乗しているFe吸収や輸送に関連する可能性のある遺伝子の発現量・機能比較を挙げており、これらの多くを完遂している。Fe欠乏応答のマーカー遺伝子としては二価Feイオンを吸収する輸送体であるIRT1のミヤコグサにおける相同遺伝子を選抜しており、現在生育段階毎の遺伝子発現解析を実施中である。また、Zn集積に関連する候補遺伝子としては、QTL領域に含まれていた12の金属輸送関連遺伝子の発現解析から、機能的にも矛盾のない発現パターンを示すZIP2を得ている。また、地上部へのFe輸送に関与するとされる輸送体IREGの複数の相同遺伝子の発現量が系統間で異なることを明らかにした。
候補遺伝子がコードするタンパク質の機能解析は平成25年度も継続して行う計画となっており、上記の結果からもその必要性が高まったため、コンストラクトの作成、アッセイ系の確立について注力し、現在は当初計画より早く完了が可能な状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
候補遺伝子がコードするタンパク質の機能解析を集中して行う。ZIP2については完全長を含む発現コンストラクトを用いた酵母や無細胞タンパク質発現系を用いた金属輸送活性の解析を行うこととし、その際にはZnのみならず集積量に差が見られているNa、Mn、Ni、CuにFeを追加した計6元素について輸送活性を検証する。また、地上部へのFe輸送に関与するとされる輸送体遺伝子IREGの複数の相同遺伝子については個別に全長クローニングを行い、こちらもFeを含む複数元素の輸送活性を明らかにする。
ZIP2については発現部位を明らかにすることが重要であるため、プロモーターGUSによる形質転換体の作成などによる検証を進めつつ、ミヤコグサLORE1遺伝子破壊株を用いたZIP2欠損体を用いた金属集積特性の解析を行い、B-129におけるマルチミネラル集積の原因遺伝子の一つであるかについて知見を得る。
また、IRT1などB-129特異的に発現が誘導されているFe吸収関連遺伝子の発現制御機構について、プロモーター領域の塩基配列モチーフからの解析に着手する。IRT1は発現制御機構についての先行研究が比較的豊富であることから、それらに基づいた転写制御因子などの同定・発現解析を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額として実施状況報告書（収支状況報告書）に記載した100, 958円については、実際には平成24年度中に使用済み（物品費ならびに旅費）であり、会計の支払いが平成25年4月になったため残額として発生したものである。したがって平成25年度の使用計画には含まれない予算である。
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