| 研究課題/領域番号 |
23K23563
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02297 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38060:応用分子細胞生物学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 (2023-2024)
宇都宮大学 (2022) |
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研究代表者 |
岡本 昌憲 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, チームリーダー (50455333)
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| 研究分担者 |
梅澤 泰史 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70342756)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2025年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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| キーワード | 植物ホルモン / アブシシン酸 / サリチル酸 / コムギ / 妨害応答 / 受容体 / うどんこ病菌 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
乾燥ストレスに関わる植物ホルモンのアブシシン酸(ABA)と病害抵抗性に関わるサリチル酸(SA)は、互いがトレードオフの関係にあるとされている。そのため、耐乾性と病害抵抗性の双方を向上させた画期的な作物育種は困難とされてきた。つまり、耐乾性と病害抵抗性を共に向上させた作物が開発できれば、振れ幅の大きい環境変動に対しても柔軟に適応でき、作物の生産性低下を抑えることができる。そこで、本研究では、ABA受容体を過剰発現したコムギがSAを多く蓄積する特性に着目し、その分子メカニズムを明らかにすることで、従来のABA-SAの拮抗関係を打破できる分子制御の開発に向けた基盤研究を行う。
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| 研究実績の概要 |
植物ホルモンのアブシシン酸(ABA)は乾燥ストレスに重要な役割を果たす。ABA受容体を過剰発現させたコムギ(TaPYLox)は耐乾性を示す。従来、耐乾性と病害抵抗性は拮抗関係にあるとされていたが、驚くべきことにTaPYLoxはうどんこ病菌に抵抗性を示す形質を獲得していた。この性質はサリチル酸(SA)の過剰蓄積に依存していた。また、外部からABAを投与したり、乾燥ストレスによって内生ABA量を増加させても、内生SAが減少することはなかった。また、うどんこ病菌感染において、SAが蓄積してもABAが減少することはなかったため、コムギではABAとSAの拮抗作用がないことが明らかになった。興味深い事に、ABA受容体のタンパク質量を安定化させることが知られている高濃度のABAを投与すると、導入したABA受容体のタンパク質が蓄積し、その蓄積と相関して内生SA量も蓄積した。
また、TaPYLoxでは、SA生合成の鍵転写因子SARD1、WAKY33、CBP60gなどの遺伝子の発現がうどんこ病菌感染前から高く発現しており、SA生合成の律速酵素のICS1とICS2遺伝子も強く発現していた。また、フェニルアラニンを前駆体とするSA生合成酵素遺伝子であるPAL1や4CL3遺伝子の発現も上昇していた。これが要因となってSAの過剰蓄積が起きていると予想された。
コムギABA受容体がどのようにSA生合成を制御しているかを明らかにするために、TaPYLoxで導入しているTaPYL4::GFPのGFPタグを用いてプルダウンを行い、定量型高分解能精密質量分析計(Orbitrap Exploris 480)を用いて網羅的にTaPYL4と相互作用する因子の特定を行った。その結果、従来ABA受容体の標的タンパク質であるPP2C以外の新規のタンパク質を同定することができた。
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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
ABA受容体を過剰発現させたコムギ(TaPYLox)の耐病性の原因がSAの過剰蓄積であることを明らかにできた。またSA生合成の鍵転写因子であるSARD1の発現が高くなっていることから、ABA受容体とSARD1転写因子の間を埋める因子を特定したいと考え、本研究を進めているが、当初より早くプルダウン後の定量型高分解能精密質量分析計の解析によって多数の新規タンパク質が得られた。酵母ツーハイブリッド (Y2H) 法によるABA受容体と相互作用するタンパク質の同定は遅れているものの、質量分析計の方で先行して相互作用するタンパク質が同定できた意義は大きい。
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| 今後の研究の推進方策 |
コムギの様々な組織やストレス環境下、うどん粉感染組織からmRNAを単離して、cDNAライブラリーの作成を行い、Y2HによってABA受容体TaPYL4と相互作用するタンパク質の同定を行う。また、質量分析計によって得られたタンパク質との比較を行い、ABA受容体との相互作用の真意を検証する。PP2C以外と結合する事が確かめられた遺伝子については、シロイヌナズナで過剰発現し、SAの応答に変化がないかを明らかにする。また、コムギのTaPYL4以外の受容体やシロイヌナズナの受容体との相互作用について選択性があるかどうかを生化学的な実験によって検証する。
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