| Project/Area Number |
23K13921
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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 38060:Applied molecular and cellular biology-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
眞木 美帆 北海道大学, 理学研究院, 博士研究員 (20967749)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 窒素欠乏 / 代謝 / 転写因子 / 栄養シグナル / 花成 |
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| Outline of Research at the Start |
発生プログラムと物質代謝は密接に関連しており，これらが協調的に制御されることは，植物が生存していく上で重要である。特に，栄養成長相から生殖成長相への転換（花成）といった発生プログラムの変化においては，各器官において大規模な細胞内代謝変化を伴うことが知られており，農作物の収量や品質にも大きな影響を与える。しかし，こうした発生プログラムと代謝変動の協調的制御がどのような分子機構で行われているかはあまり分かっていない。本研究では，モデル植物シロイヌナズナを主たる材料に，この謎の解明に取組む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，植物が栄養状態に応じて花成と代謝を協調的に制御する分子機構の解明を目指している。これまで申請者らは，窒素栄養に応じた花成制御に転写因子FBH4のリン酸化状態が重要であること，さらにFBH4は窒素栄養に応じた代謝関連遺伝子の発現制御にも重要であることを見出している。そこで，FBH4の機能に着目した以下の3つの解析を実施することで，植物の窒素栄養に応じた花成と代謝の協調的制御機構を明らかにする。
1)窒素栄養に応じてFBH4が制御する遺伝子発現変動解析
2)窒素栄養に応じたリン酸化とそれによるFBH4機能制御機構の解析
3)窒素栄養に応じてFBH4が制御する代謝物変動解析
本年度は，主に1)と2）の解析を実施した。昨年度に同定した新規FBH4標的遺伝子の候補について解析を行い，窒素栄養に応じた代謝制御に関わる標的遺伝子を見出した。また，ChIPを元にしたクロマチン関連タンパク質精製法を用いたプロテオーム解析から，FBH4の機能制御に関わる新規相互作用因子候補をいくつか同定しており，それら候補因子について解析を行った結果，FBH4転写活性に影響を与えるタンパク質を同定した。さらにそのタンパク質が，FBH4と同様に，窒素栄養に応じた花成と代謝制御に関わる遺伝子発現変動に重要であることを見出している。FBH4リン酸化状態との関係や，窒素栄養に応じた機能について，詳細な解析を進めている。3)についても，解析のための準備を進めている。
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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
本年度は，昨年度に得た網羅的解析のデータをもとに，個別の因子に着目してより詳細な解析を行った。その結果，窒素栄養に応じたFBH4機能調節に関わるタンパク質や，窒素栄養に応じた代謝制御に重要なFBH4の新規標的遺伝子を同定することができた。このことは，窒素栄養に応じた転写因子FBH4による花成と代謝の協調制御の分子機能を理解する上で，非常に重要な手がかりとなった。また，本研究で計画していた課題のうち，1と2についてはおおむね完了することができ，残りの3についても準備が整いつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，本年度同定したFBH4の相互作用因子について，窒素栄養に応じたFBH4リン酸化に着目し，さらなる詳細な解析を進める。また，窒素欠乏時のFBH4による代謝制御の詳細について，FBH4の直接的な標的遺伝子の機能に着目して解析を行う。また，課題3の窒素栄養に応じてFBH4が制御する代謝物変動解析を実施し，窒素欠乏応答性花成に伴う代謝や栄養輸送活性変化におけるFBH4の生理機能を明らかにする。以上より，窒素欠乏時のFBH4による花成と代謝の協調的制御機構の解明を目指す。
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