Studies on salt tolerance mechanism regulated by the gene of unknown function toward improving tolerance of soybean

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26450479
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 小島 俊雄 茨城大学, 農学部, 准教授 (70311587)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ダイズ / 塩ストレス / 耐塩性 / アルマジロリピート / ユビキチン－プロテアソーム

Outline of Annual Research Achievements

ダイズの塩ストレス応答遺伝子GmTDF-5は、タンパク質との複合体形成に関わるドメイン、アルマジロリピートとロイシンジッパーを有する機能未知なタンパク質をコードしている。同遺伝子を過剰発現させたシロイヌナズナが塩ストレス環境下で高い耐塩性を示したことから、申請者はGmTDF-5がダイズの耐塩性機構を活性化させる情報伝達系か転写制御系で機能すると考えている。GmTDF-5の機能解明に向けて、本研究課題ではこれまでにGmTDF-5がユビキチン-プロテアソームUPSにより分解制御を受けること、ユビキチン化の標的がN末端から20番目のリジン残基であることを突き止めている。
本年度は、GmTDF-5が関与する耐塩性機構におけるUPSの役割を明らかにするため、標的リジン残基をアラニンに置換した変異型GmTDF-5を発現する形質転換植物の耐塩性試験を実施した。GmTDF-5および変異型GmTDF-5を過剰発現するシロイヌナズナを作成しその耐塩性を調べたところ、GmTDF-5発現株では高い耐塩性が認められたが、変異型GmTDF-5発現株では耐塩性の低下が見られ、シュートの伸長も著しく抑制されていた。並行して実施したGmTDF-5プロモーターGUS発現系を導入したシロイヌナズナの解析で、塩ストレス処理後シュートの基部などでGUS発現が見られたことから、GmTDF-5はこれらの組織に分布する耐塩性機構に対して、UPS制御の下、活性化していることが示唆された。一方、耐塩性ダイズの開発に向けて、ダイズ遺伝資源12品種におけるGmTDF-5の塩ストレス応答性と耐塩性を調べたところ、GmTDF-5の由来となった品種エンレイと比べて同遺伝子の転写量が高い品種は、概してエンレイより高い耐塩性を示した。この結果は、耐塩性ダイズの開発に向けてGmTDF-5の高発現品種が親系統にできる可能性を示唆した。