ストレス応答と独立に働く、アブシシン酸非依存的な気孔の二酸化炭素応答機構
| Project/Area Number |
20K15820
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
門田 慧奈 九州大学, 理学研究院, 助教 (30782255)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 気孔 / 二酸化炭素 / アブシシン酸 / 環境応答 / シロイヌナズナ |
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| Outline of Research at the Start |
植物は自身が受けるストレスを最小限にしつつ、周囲の二酸化炭素量・光量に合わせて光合成に必要なだけの二酸化炭素を取り込めるように気孔開度を精密に調節する。本研究では気孔のもつ「ストレスに対処する」機構と「二酸化炭素取り込み量を制御する」機構を分離し、後者のメカニズムの解明に向けた知見を得ることを目的とする。そのために「ストレス対処機構」の中枢であるアブシシン酸応答機構と独立した、「純粋な二酸化炭素応答機構」に関わる新規遺伝子を同定し、その機能を精査する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、アブシシン酸に対する気孔閉鎖能力が正常である一方で、二酸化炭素濃度上昇に対する気孔閉鎖能力に異常を持つシロイヌナズナ系統を複数単離し、このうち2系統について原因遺伝子を同定している。令和5年度ではまず、まだ原因遺伝子が未同定の系統から原因遺伝子を同定するため、次世代シーケンス解析を実施した。選抜系統と標準系統を掛け合わせて自殖させた系統の中から、選抜系統と同様の気孔応答性を示す個体群を選抜し、そのバルクDNAから全ゲノムのリシーケンス解析を行ったところ、選抜系統由来のゲノムが集中して残っている領域を見出した。この領域を原因遺伝子の座乗候補領域とみなし、絞り込んだ領域の中に存在する遺伝子について、アノテーション情報を精査しているところである。有力な遺伝子候補については、タグラインの解析や、人為的に発現量を操作した場合の気孔応答性の確認を行う。また、原因遺伝子が座乗していると推測されるゲノム領域幅をさらに縮めるため、次年度に追加の次世代シーケンス解析を行う。また、すでに原因遺伝子を同定した系統について、原因遺伝子と気孔応答との関係を明らかにするため、原因遺伝子との関わりが示唆される代謝産物を外部から添加した時の気孔応答性を精査している。また原因遺伝子の発現を人為的に操作した形質転換系統の解析も進めている。さらに、選抜系統とABA非感受変異体を掛け合わせて二重変異体を作出しているところであり、系統が確立でき次第、気孔応答性を解析し、ABA依存的・非依存的なシグナル伝達経路が共に阻害された場合、気孔応答性がどうなるかを調べる。
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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
選抜系統のうち、原因遺伝子を同定しようとしている1系統については、次世代シーケンス解析によって原因遺伝子が座乗していると推測されるゲノム領域が絞られつつある。またすでに原因遺伝子が同定された系統についても、原因遺伝子と気孔応答との関係について解析を続けており、特定の代謝産物が気孔応答に関与しているのではないかと仮説を立て、これを外部から添加した時の気孔応答性を精査しているところであるが、進捗は順調である。また形質転換体を作出して、組織特異的に原因遺伝子を発現させた場合の気孔応答性の変化の解析を進めているが、遺伝子の局在と気孔応答性の関係について、仮説を裏付けるデータがとれてきている。よって研究はおおむね問題なく進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在原因遺伝子同定中の系統に関しては、追加の次世代シーケンス解析によって、原因遺伝子が座乗するゲノム領域をさらに絞り込む。さらに、絞り込んだゲノム領域の中に存在する遺伝子の中から、有力な原因遺伝子候補を抽出し、タグラインを取り寄せてCO2応答性を解析する。また原因遺伝子候補の発現量を人為的に操作した場合の気孔応答性の確認を行う。すでに原因遺伝子を同定した系統については、原因遺伝子が関与している代謝産物を外部から添加した時の気孔応答性を引き続き解析する。また野生株と選抜系統の葉内の代謝産物量の定量も行う。また、原因遺伝子が関与する気孔閉鎖応答と、ABA依存的な気孔閉鎖応答が共に阻害された場合に、植物の気孔閉鎖応答がどうなるのかを調べるため、選抜系統とABA非感受変異体を掛け合わせて二重変異体を作出しているところであり、系統が確立でき次第、気孔応答性解析を行う。
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Report
(4 results)
Research Products
(22 results)
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[Presentation] シロイヌナズナの貧窒素環境適応機構に関わるQTLsの探索2024
Author(s)
門田 慧奈, 馬渕 敦士, 祢冝 淳太郎, 井内 聖, 小林 正智, 野田口 理孝, 筒井 大貴, 阿部 光知, 櫻庭 康仁, 柳澤 修一, 射場 厚
Organizer
第65回日本植物生理学会年会
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