植物の酸関連ストレス耐性のコアモジュールSTOP1転写制御システムの分子的理解

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04468
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 小山 博之 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90234921)
• 研究分担者: 櫻井 望 公益財団法人かずさDNA研究所, 技術開発研究部, チーム長 (30392286) ; 山本 義治 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (50301784) ; 早川 俊彦 東北大学, 農学研究科, 准教授 (60261492) ; 井内 聖 国立研究開発法人理化学研究所, その他, 研究員 (90312256)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: STOP1 / キマメ / ストレス耐性

研究実績の概要

STOP1システムはジンクフィンガータイプの転写制御因子であるSTOP1タンパク質により転写制御される一連の機構である。シロイヌナズナでは、アルミニウム誘導型の耐性遺伝子であるALMT1やALSに加えて、病害抵抗性に関わるPGIP1などの転写も制御している。その分子機構として、各システムをつなぐ分子（クロストークの原因となる分子）や、シグナルを生成する分子（センサー分子）を特定することは、分子機構をもとに品種改良を行うための基礎情報を与えるだけでなく、生物の進化とストレス耐性の樹立の関係を明らかにするためにも重要である。本年の研究では、最終年度に当たることから、昨年までに実施した遺伝子組換え体作成実験の検証に加えて、主に生物情報学的な解析と、比較ゲノム科学的な解析を実施して、実用作物でのSTOPシステムの意義や、複数のストレスがクロストークする現象に関する理解を深め、その一部については国際誌に公表した。出版した内容は、キマメSTOP1の同定、植物のアルミニウムシグナルにおけるSTOP1の機能、アルミニウム応答遺伝子の転写制御の頑健性におけるSTOP1システムの関与である。また、STOP1が乾燥耐性やハイポキシア耐性を制御することも見出し、植物の進化上重要なストレス耐性分子であることも見出した。この一連の研究の過程では、毛状根システムを用いた根で発現する機能性分子のストレス耐性研究モデルの構築なども実施して、今後の他の研究に波及することができる成果も獲得した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Comparative characterization of aluminum responsive transcriptome in Arabidopsis roots: comparison with other rhizotoxic ions at different stress intensities (2018)
  • 著者名/発表者名: Kusunoki Kazutaka、Kobayashi Yasufumi、Kobayashi Yuriko、Koyama Hiroyuki
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 64 ページ: 1～13
  • DOI: https://doi.org/10.1080/00380768.2018.1454253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lack of ACTPK1, an STY kinase, enhances ammonium uptake and use, and promotes growth of rice seedlings under sufficient external ammonium (2018)
  • 著者名/発表者名: Beier Marcel P.、Obara Mitsuhiro、Taniai Akiko、Sawa Yuki、Ishizawa Jin、Yoshida Haruki、Tomita Narumi、Yamanaka Tsuyoshi、Ishizuka Yawara、Kudo Syuko、Yoshinari Akira、Takeuchi Shiho、Kojima Soichi、Yamaya Tomoyuki、Hayakawa Toshihiko
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 93 ページ: 992～1006
  • DOI: 10.1111/tpj.13824
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptional Regulation of Aluminum-Tolerance Genes in Higher Plants: Clarifying the Underlying Molecular Mechanisms (2017)
  • 著者名/発表者名: Daspute Abhijit A.、Sadhukhan Ayan、Tokizawa Mutsutomo、Kobayashi Yuriko、Panda Sanjib K.、Koyama Hiroyuki
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 8 ページ: 1～12
  • DOI: 10.3389/fpls.2017.01358
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of CcSTOP1; a C2H2-type transcription factor regulates Al tolerance gene in pigeonpea (2017)
  • 著者名/発表者名: Daspute Abhijit Arun、Kobayashi Yuriko、Panda Sanjib Kumar、Fakrudin Bashasab、Kobayashi Yasufumi、Tokizawa Mutsutomo、Iuchi Satoshi、Choudhary Arbind Kumar、Yamamoto Yoshiharu Y.、Koyama Hiroyuki
  • 雑誌名: Planta 巻: 247 ページ: 201～214
  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00425-017-2777-6
  • 査読あり