2014 Fiscal Year Research-status Report
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25440137
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
本瀬 宏康 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (70342863)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 維管束形成 / 木部分化 / 糖タンパク質 / ポリアミン / サーモスペルミン / 葉酸 / 植物ホルモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Xylogenの作用機構・輸送機構の解析：XYP1-GFP, XYP2-GFPを用いてxylogenの輸送過程を解析した。変異体と阻害剤実験の結果から、細胞膜への輸送と局在にはGPIアンカーとARF GTPase が必要であることがわかった。また、細胞膜表面から細胞外への放出にはホスホリパーゼが関与することが示唆された。Xylogenの作用機構を明らかにするため、XYP1-GFP, XYP2-GFPを免疫沈降し、質量分析により相互作用因子の特定を引き続き進めた。
サーモスペルミンとオーキシンの作用機構：サーモスペルミンとオーキシンの相互作用により発現が制御される木部分化関連遺伝子を見出した。これら遺伝子の機能を明らかにするため、T-DNA挿入変異体の表現型を検討している。また、前年度作成したサーモスペルミン合成阻害剤の特徴付けを行った。この阻害剤はサーモスペルミン合成を顕著に抑制し、様々な植物で木部分化を促進するためxyleminと名付けた。Xylemin添加により発現が変動する遺伝子をRNA seq 解析により多数見出した。
新奇シグナル分子の同定と機能解析：葉酸合成阻害剤が木部分化を顕著に抑制することが分かり、その作用機序を詳細に解析した。葉酸合成阻害剤は、植物ホルモンの分布や作用を変化させ、細胞分裂を抑制することにより、維管束形成を間接的に抑制することが示された。このことから、細胞分裂が木部形成に不可欠であることが示唆された。
効率的な維管束分化系の開発：サーモスペルミン合成阻害剤とオーキシンの同時添加により、木部分化を顕著に誘導できる実験系を開発し、その改良を行った。この系が様々な植物に適応可能であることが示された。
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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
XYP1-GFP, XYP2-GFPを用いたxylogenの輸送過程の解析については、当初の予定通り一定の目処が立ちつつあり、論文投稿に向けて準備を進めている。Xylogenの作用機構については、明確な受容体や結合タンパク質が見出されないため解析が遅れているが、相互作用因子の探索から細胞壁形成そのものに関与する可能性が新たに浮上しつつある。
これまでの研究から、サーモスペルミンがオーキシンによる分化促進作用を抑制することを明らかにしている。本年度の解析により、この結節点やその下流で機能する木部分化関連遺伝子が見出されており、これらの遺伝子の解析により、サーモスペルミンとオーキシンの相反作用の分子機構が明らかになると考えられる。
独自に開発したサーモスペルミン合成阻害剤（xylemin）を添加することで、木部分化を促進できることを見出した。この分化促進効果は、オーキシンとの同時添加により更に顕著になり、様々な植物に応用可能である。この成果は本研究課題において最もインパクトの高いものであり、最終年度において論文として発表する予定である。
木部分化に影響を及ぼす化合物の探索の結果、葉酸合成阻害剤が木部分化を抑制することを見出した。葉酸合成阻害剤は、植物ホルモンと細胞分裂を介して作用する。このことから、内在性の葉酸が植物ホルモンバランスを整え、細胞分裂を遅滞なく進行させることで、木部分化を可能にしているという新たな機構が明らかになった。これについては、当初の予定よりも研究が進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
XYP1-GFP, XYP2-GFPの輸送解析については、結果をまとめ、至急論文として発表したい。Xylogenの作用機構については不明な点が多いが、細胞壁形成との関連に着目して研究を進めたい。これまで使用していたxyp2変異体はいずれも機能欠損の度合いが低いことが判明したので、ガンマー線照射により単離されたdeletion株の解析と、近年発達したゲノム編集技術を用いてノックアウト株を作出して解析を進めたい。
サーモスペルミンとオーキシンの相反作用の解析については、サーモスペルミンとオーキシンの下流で機能すると考えられる遺伝子について、変異体や発現パターンを解析し、その機能を明らかにする。また、独自に開発したサーモスペルミン合成阻害剤については、様々な植物における作用や、遺伝子発現に対する影響をより詳細に解析し、論文としてまとめている。
新奇シグナル分子の同定と機能解析：引き続き、葉酸合成阻害剤の作用の特徴付けを行い、論文としてまとめたい。特に、細胞分裂と木部形成との関連に着目して研究を進める。また、木部分化に影響を及ぼす化合物の探索と解析を引き続き進め、新規な生理活性物質の同定と、それを用いた木部分化の分子機構の解析を行う。現在、いくつかの化合物について解析を進めている。
効率的な維管束分化系の開発：サーモスペルミン合成阻害剤とオーキシンを同時添加する木部誘導系の改良と様々な植物への適用を今後も引き続き進める。サーモスペルミンは維管束を持たない藻類やコケ植物にも存在しているが、その機能は分かっていない。サーモスペルミン合成阻害剤を用いて、これら基部植物におけるサーモスペルミンの機能を明らかにしていきたい。
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| Causes of Carryover |
平成２６年度は、植物育成室のエアコンの故障や、顕微鏡用CCDの制御PCの不具合、リアルタイムPCR装置の故障が起こり、研究がやや遅れたため、小額の次年度使用額が生じた。これについては、平成２７年度の消耗品購入費用として使用したい。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額については、平成２７年度の消耗品購入費用として使用したい。
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