2014 Fiscal Year Annual Research Report
植物時計のリセット機構の解明とこれを基盤とした成長制御への応用展開
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26292051
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山篠 貴史 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (00314005)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 概日リズム / 概日時計 / 温度 / 光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
あらゆる生物において、暗期前半と暗期後半の温度上昇（入力シグナル）は、それぞれ、概日リズムを前進、後退させるリセットシグナルであることが知られている。しかしながら、植物の温度リセットに関しては関与する遺伝子も含めて不明な点が多い。本研究ではシロイヌナズナを対象に植物時計をリセットすることのできる温度シグナルの性質を解析した。その結果、少なくとも16度から28度の温度帯で4度の温度差を感知して応答できること、温度上昇と温度低下は逆方向の位相応答性を示すことを明らかにした。次に、時計遺伝子の温度応答性と概日リズムのリセット機能との関係を明らかにするために、22度から28度へのシフトによる温度パルス直後に如何なる時計遺伝子が感受性を示すかを解析したところ、暗期後半の温度刺激に応答してPRR9, PRR7の発現開始位相が前進すること、暗期前半の温度刺激に応答してTOC1の発現終了位相が後退することを明らかにした。この結果は、PRR9, PRR7 は概日リズムのリセットにおける位相前進を、逆に TOC1 は位相後退を司る制御因子として機能していることを示唆している。温度とならぶ概日時計への入力シグナルである光パルスに対しても、温度パルスと同様に時計遺伝子が応答することを見いだした。さらに、温度と光を同時に作用させた場合には単独の場合と比較して相乗的に入力シグナルとしてはたらくことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は概日リズムの位相応答に関わる温度入力の性質を明らかにする所期の目的を達することができた。さらに、温度パルス入力に対する初期応答と光パルス 入力に対する初期応答は同じ時計遺伝子の位相応答の変化に結びつき、両者の経路が相乗的に統合されることを明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究結果から、温度、光パルス直後に感受性を示すことが明らかとなったPRR9,PRR7,TOC1 の温度応答特性を支える分子基盤がリセット機構の本質的理解につながると考えられる。遺伝学的な解析から、この制御に関与する遺伝子として、elf3変異を同定している。そこで、ELF3を含むLUX/PCL1-ELF3-ELF4転写制御因子複合体をコードするelf4,elf3,lux変異体における時計遺伝子の温度、光パルス応答性に関する表現型を解析する。時計遺伝子の温度、光パルス応答がLUX/PCL1-ELF3-ELF4転写制御因子複合体の機能に依存していれば、ELF3-HA,LUX-GFP 形質転換植物体を用いたクロマチン免疫沈降(ChIP)実験で核内の動態をさらに解析し、ターゲットプロモーター（例えば、PRR7 上流）の特定の cis 領域に結合していることかどうかを明らかにする。さらに、ターゲットへの結合は 温度に依存的で、高温入力により感受性を示すかどうかを明らかにする。以上より、リセット因子の制御に関与するtrans因子を同定することができると考えている。
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| Causes of Carryover |
平成26年9月に暗期における温度と光のシグナルは相乗的に概日時計への入力シグナルとして機能するという新しい知見を得た。本研究課題の遂行上、この作用機構を理解することが重要であると考え、研究計画をみなおすこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
光入力パルスによる概日時計遺伝子の発現リズムの位相応答を明らかにした後に、概日時計への入力シグナルとして温度と光をともに視野に入れて概日時計のリセット機構を解明することとした。
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