シロイヌナズナの内生ペプチドエリシターによる耐塩性向上のメカニズムの解明

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26440153
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 山口 夕 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 准教授 (60335487)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ペプチドエリシター / シロイヌナズナ / 耐塩性

Outline of Annual Research Achievements

シロイヌナズナの内生ペプチドエリシターAtPep1は、病害抵抗生反応を誘導することが知られているが、申請者らはこれまでの研究により、AtPep1の前駆タンパク質AtproPep1の過剰発現体で耐塩性が向上していることを見出しており、本研究の目的をその耐塩性向上の分子メカニズムを解明することにおいている。平成26年度においては、解明の手がかりとなる現象の探索を行った。
以前の研究によって、土で栽培したAtproPep1過剰発現体に200mMのNaClを処理しても地上部での耐塩性に関わるマーカー遺伝子の発現誘導が観察されないことを発見していた。今回、ICP-MS解析によって地上部のナトリウムイオン含量を測定した結果、AtproPep1過剰発現体では野生体と比べて顕著に地上部のナトリウム含量の蓄積が低下していた。また、液体培地で無菌的に栽培した植物体をNaCl処理し、細胞内のナトリウムイオンの蓄積量を可視化する試薬を与えて観察したところ、根でも同様の結果が得られた。
細胞内へのナトリウムイオン蓄積量は、主にナトリウムイオンの排出に働くSOS（salt overy sensitive）経路の活性に依存しているとされている。そこで、SOS経路で働く遺伝子の発現量を半定量的RT-PCR法により解析した。その結果、塩ストレスによって誘導されるこれらの遺伝子の発現量が、AtproPep1過剰発現体で増幅されていることが示唆された。
以上の結果から、AtproPep1過剰発現体での耐塩性の向上は、SOS経路の活性化による根へのナトリウム流入量の抑制によるものと考えられた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定していた耐塩性に関わる機構の解析のうち、活性酸素種の発生量と適合溶質含量の測定については進んでいない。しかし、27年度に予定していたナトリウムイオンの蓄積量の違いを明らかにできたこと、ナトリウム排出に関わるSOS経路で働く遺伝子の発現量を調べた。その結果今後の解析のターゲットとしてSOS経路をおくことができた。そのため、達成度を「おおむね順調に進展している」とした。

Strategy for Future Research Activity

半定量的RT-PCRによって、AtproPep1過剰発現体ではNaCl処理後のSOS経路の遺伝子発現の増幅が見られたが、反復実験と定量的RT-PCRを進めることで、再現性と定量性を確保する。また、SOS経路は、ナトリウムイオンの排出に直接的に働くSOS1の活性をSOS3とSOS2によって活性化することが重要であると報告されている。平成26年度の研究では、mRNA蓄積量の変化のみをみているので、実際の活性化を調べる必要があり、これを進めていきたい。さらに、シグナル伝達の上流であるAtPep1が、病害抵抗性反応と同様にその受容体のAtPEPRを介して、耐塩性を向上させているのかを明らかにするために、AtPEPR1のT-DNA挿入変異体を用いての塩ストレス応答の解析を行う。