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本研究は、根粒と他器官の器官形成における遺伝的メカニズムの共通性を明らかにすることを目的としている。そのため、ミヤコグサを実験材料にして、多面表現型を示す突然変異体の表現型とその原因遺伝子を解析した。前年度までに、根粒形成と根の伸長が阻害されるarn1変異体が硝酸イオンに対する応答に異常を示すことを明らかにし、その原因遺伝子を同定した。
本年度はARN1遺伝子の機能解析を行った。GFP融合タンパク質を根で発現させたところ、ARN1は細胞膜に局在することが示唆された。また、各器官におけるARN1遺伝子の発現量を調べたところ、根よりも地上部で強く発現していた。この結果から、ARN1を介した根の伸長は、地上部のARN1によって制御されている可能性が考えられた。そこで、接ぎ木実験によってこの仮説の検証を行った。接ぎ木実験の結果、arn1変異体における根の伸長阻害の表現型は、根におけるARN1遺伝子の遺伝子型によって支配されていることが明らかになった。また、根をarn1変異体にした時の地上部の生長を野生型とarn1変異体で比較したところ、野生型の方がarn1変異体よりも大きくなった。よって、ARN1は地上部の生長にも寄与していることが示唆された。更に、オーキシンレポーターであるDR5::GFP-NLSをarn1変異体に形質転換して、根の伸長が著しく阻害される硝酸イオン欠乏下で生育させたところ、根全体でオーキシンの蓄積が観察された。この結果から、ARN1は硝酸イオン欠乏下でのオーキシンを介した根の伸長制御に寄与していることが示唆された。
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