| 研究課題/領域番号 |
20K15820
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分44030:植物分子および生理科学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
門田 慧奈 九州大学, 理学研究院, 助教 (30782255)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 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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| 研究開始時の研究の概要 |
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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| 研究実績の概要 |
これまで（令和3年度まで）に、アブシシン酸に対する気孔閉鎖応答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選抜し、そのうち2系統について原因遺伝子を同定した。令和4年度では、同定した原因遺伝子の発現の組織特異性と原因遺伝子産物の細胞内局在を調べるための形質転換植物を作出した。現在T3世代植物の種子の採取を進めているが、先行して採種できたものから解析を始めている。選抜した2系統の原因遺伝子のうちの1つでは、細胞膜局在の傾向が見られた。引き続き注意深く細胞内局在を確認していく。またアブシシン酸をはじめとした植物ホルモンの含量を理研CSRSにて解析いただいたが、Col-0野生株および選抜系統のロゼット葉において、アブシシン酸含量に大きな変化は見られなかった。ただし今回のサンプリング条件（22℃、湿度40%、二酸化炭素濃度400 ppm）ではどの系統もアブシシン酸含量が低レベルであったため、今後は、よりアブシシン酸の合成が誘導される条件で再解析を行いたい。また同定遺伝子や既知の二酸化炭素応答遺伝子、アブシシン酸応答遺伝子の発現レベルの変化について、リアルタイムPCRによる解析をはじめたところである。予備実験の段階では、各遺伝子に極端な発現レベル変動は見られていないが、引き続き解析を進めていく。また、原因遺伝子の過剰発現系統や、孔辺細胞特異的に原因遺伝子を相補させた形質転換植物の作出も進めており、T3世代の種子が採取出来次第、二酸化炭素応答を精査していく。また選抜系統のうち、原因遺伝子を同定した2系統のほかに、もう1系統の原因遺伝子同定を進めている。令和5年度に次世代シーケンス解析を行い、原因遺伝子候補の絞り込みを行う。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
形質転換植物の作出および解析については、植物育成スペースの限界や蒸散測定装置などの測定機器の故障のため、やや予定よりも遅れ気味ではあるものの、重要度の高い系統から播種と解析を行うことで、主要な解析についてはほぼ予定通りに進行している。植物ホルモン定量や、リアルタイムPCRによる既知の二酸化炭素応答・アブシシン酸応答遺伝子の発現レベルの解析についても、予備解析が進んでおり、令和5年度に実施する本解析に向けての準備は良好である。よっておおむね研究は順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度では、令和4年度に実施した予備実験の結果をもとに、二酸化炭素濃度、光強度、湿度などの各環境条件を変化させたときのアブシシン酸含量の変化を精査していく。また、アブシシン酸応答のマーカー遺伝子を用いた解析も予定している。また令和4年度から引き続き、リアルタイムPCRによって、同定遺伝子のほか、既知の二酸化炭素応答遺伝子やアブシシン酸応答遺伝子の発現レベルの違いを調べる。また孔辺細胞特異的に原因遺伝子を相補させた形質転換植物の二酸化炭素応答を解析することで、孔辺細胞における原因遺伝子機能を探る。T3世代の種子が令和5年度中に採取できる見込みである。また選抜系統のうち原因遺伝子同定中の1系統について、次世代シーケンス解析による原因遺伝子候補の絞り込みを行う。
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