| 研究領域 | 植物の力学的最適化戦略に基づくサステナブル構造システムの基盤創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05363
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
野元 美佳 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 助教 (70825736)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | 植物免疫 / トライコーム / カルシウム / 機械刺激 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物は、葉面上に存在する毛状突起（トライコーム）を介して雨粒などの力学的刺激を感知すると、トライコームの周辺組織にCa2+の流入を引き起こし、植物免疫を活性化することを明らかにした。しかし、トライコームにどの程度の荷重を負荷すると、周辺組織に情報が伝達されるかは不明である。そこで本研究では、トライコームへ負荷される荷重と、それによって変化するトライコーム構造、そして細胞内Ca2+流入の関係性を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
シロイヌナズナ葉面のトライコームは、表皮に近い基部付近にプライアントゾーンと呼ばれる伸縮性に富んだ部位があり、他の領域は剛性が高い。そこで、トライコームを1つのばねと定義し、ガラスキャピラリーを用いてトライコームを屈曲させる力を測定することでばね定数を算出した。さらに、あらゆる部位や角度から荷重を負荷されたトライコームを観察するため、角度調節が可能なミラーを用いた柔軟な観察環境を構築した。今後は、実際の雨がトライコームに負荷する荷重を求めるため、葉表面に水を滴下した時のトライコームの構造変化をハイスピードカメラで撮影し、画像解析技術と測定値を用いてトライコーム基部に負荷される荷重を求める。
次に、RNA-seq解析によって同定した力学的刺激応答性遺伝子群のプロモーター解析を行った結果、CAMTA転写因子の認識配列が検出された。CAMTA転写因子が標的遺伝子の発現を直接制御しているかを調査するためにChIP-seq解析を行った結果、CAMTA3はTCH2やCBP60gのプロモーター上のCGCG-boxに恒常的に結合していることを明らかにした。CAMTA3の変異体に力学的刺激を負荷した後に病原細菌を接種したところ、野生型植物と比較し、抵抗性は抑制されていたことから、CAMTA3は同免疫に関与することが示唆された。
さらに、トライコーム依存的に生じるカルシウムウェーブの制御因子のスクリーニングを行った結果、各欠損変異体において力学的刺激誘導性遺伝子の発現レベルが低下する、または病原細菌に対する免疫応答にも影響が認められる候補遺伝子をいくつか同定した。今後は、トライコームの力学的刺激受容センサーとしての力学的特性の解明を目的として、負荷される荷重と、それによって変化するトライコーム構造、そして細胞内カルシウムイオン流入の関係性を明らかにする必要がある。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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