乾燥・高温誘導性転写因子DREB2Aの時空間特異的な機能とその制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 16K21626
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用分子細胞生物学; 植物分子・生理科学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 佐藤 輝 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 特別研究員 (90756058)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 植物 / シロイヌナズナ / 環境ストレス / 乾燥 / 高温 / 転写因子 / 転写複合体 / トランスクリプトーム解析 / 植物分子生理学 / 細胞種特異的制御 / INTACT / 乾燥ストレス / 高温ストレス / 転写制御 / 遺伝子発現制御

研究成果の概要

シロイヌナズナのDREB2Aという転写因子は、周囲の環境に応じて乾燥と高温の両方のストレスに対する植物のストレス応答を制御していることが知られているが、どのようにストレスの種類に応じた制御を行うかは分かっていなかった。今回、我々は乾燥と高温のストレス時にそれぞれ特別な因子がDREB2Aに作用して、それぞれのストレスに応じたDREB2Aの機能を発揮させていることを発見した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

シロイヌナズナにおいてDREB2Aという因子は乾燥と高温ストレスの両方の応答を制御している。この因子に着目することで、乾燥と高温ストレスの2つの環境ストレスが細胞内でどのように別々に認識され、その応答が制御されているかという新たな知見を得られた。また、地球温暖化で引き起こされる干ばつや高温などの異常気象に対しても高い耐性を持つ作物の育種に役立つ情報を得ることができた。

研究成果

• [雑誌論文] BPM-CUL3 E3 ligase modulates thermotolerance by facilitating negative regulatory domain-mediated degradation of DREB2A in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Morimoto K, Ohama N, Kidokoro S, Mizoi J, Takahashi F, Todaka D, Mogami J, Sato H, Qin F, Kim JS, Fukao Y, Fujiwara M, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 114 号: 40
  • DOI: 10.1073/pnas.1704189114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transcriptional Regulatory Network of Plant Heat Stress Response. (2017)
  • 著者名/発表者名: Naohiko Ohama, Hikaru Sato, Kazuo Shinozaki, and Kazuko Yamaguchi-Shinozaki
  • 雑誌名: Trends in Plant Science 巻: 1 号: 1 ページ: 53-65
  • DOI: 10.1016/j.tplants.2016.08.015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] NF-YB2 and NF-YB3 have specific functions in response to drought and heat stress in cooperation with DREB2A in Arabidopsis thaliana (2017)
  • 著者名/発表者名: Hikaru Sato, Takamasa Suzuki, Kazuo Shiniozaki, Kazuko Yamaguchi-Shinozaki
  • 学会等名: Plant Genome Evolution 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancement of heat stress tolerance in rice by overexpressing Arabidopsis transcriptional regulator DPB3-1/NF-YC10 (2016)
  • 著者名/発表者名: Hikaru Sato, Daisuke Todaka, Madoka Kudo, Junya Mizoi, Satoshi Kidokoro, Yu Zhao, Kazuo Shinozaki1 and Kazuko Yamaguchi-Shinozaki
  • 学会等名: 27th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2016-06-29
  • 国際学会
• [図書] Survival Strategies in Extreme Cold and Desiccation (Chapter 12: Regulatory Gene Networks in Drought Stress Responses and Resistance in Plants) (2018)
  • 著者名/発表者名: Fuminori Takahashi, Takashi Kuromori, Hikaru Sato, Kazuo Shinozaki
  • 出版者: Springer
• [備考] イネの高温ストレス耐性を向上する方法の開発
  • URL: http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2016/20160204-1.html
• [備考] 植物に乾燥・高温耐性を付与する転写因子DREB2Aが活性化する仕組みを解明
  • URL: http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2017/20170919-1.html