キク花芽分化の日長応答性を決定するアンチフロリゲン遺伝子の発現調節機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21K05588
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分39030:園芸科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究代表者: 中野 善公 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 本部, 上級研究員 (50442819)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: キク / 日長反応 / 開花抑制 / 花成 / 光周性花成 / 開花 / アンチフロリゲン

研究開始時の研究の概要

本研究では、キク属のモデルとしてキクタニギクを材料とし、AFT遺伝子が日長に応答して発現調節を受けるために必要な遺伝子上流領域の同定、およびその領域に作用する転写制御因子群の探索と同定を目指す。具体的には、複数種のプロモーター：レポーター組換え体を作出し、欠損することで日長応答性が失われる領域を日長応答領域として決定する。そこに結合するタンパク質を転写因子の候補として機能と転写調節ネットワークの解明に取り組み、AFT遺伝子調節機構への関与を明らかにする。

研究実績の概要

短日植物であるキクの光周性花成を制御する鍵遺伝子である「アンチフロリゲン」について、日長応答性を担う遺伝子上流の発現調節領域に着目し、その発現機構を明らかにする。長日条件のキクの葉においてアンチフロリゲンの発現が誘導される機構を明らかにすることで新規な学術的知見となり、ひいては実用技術の提案が可能となる。本応募課題ではAFT遺伝子近傍の日長応答配列の同定と、それに作用し発現を制御する転写因子の解明に取り組み、光周性花成の理解を深めることを目的とする。
昨年度にAFT遺伝子上流領域の2700塩基のうち、2か所（それぞれ約100塩基）が日長応答に必要であることを明らかにしている（未発表）。R4年度はAFT遺伝子上流領域の欠損部位をずらし、レポーターとしてGUS遺伝子に融合させた組換え体を7コンストラクト、各10系統程度を作出した。レポーターとしたGUS遺伝子の日長応答性をqRT-PCRで解析した。2か所あるそれぞれの応答領域について40塩基程度にまで絞り込み、領域内の転写因子の結合候補部位の探索を行った。それぞれの応答領域を2反復、もしくは3反復で組み込んだ酵母とキクcDNAを用いてワンハイブリッドスクリーニングを実施した。約200万のキクcDNAライブラリから応答領域に結合する可能性のある遺伝子断片を保持する組換えコロニーを50程度取得し、シーケンス解析のためのプラスミド単離を行った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2か所ある応答領域の片方はワンハイブリッド法のバックグランドが高くなってしまい、実行できなかった。順調に行えた領域を集中的に解析する。

今後の研究の推進方策

得られたシーケンスを解読し、キク組み換え体作成、DNAアフィニティ法、コムギ胚芽系合成タンパクを用いた結合実験等の手法と、変異型応答領域配列の使用等を組み合わせ、AFT遺伝子発現に関わる転写因子を同定する。