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2017 年度 実施状況報告書

「エキソンの組合せ制御」を介した植物の無機栄養応答の検証

研究課題

研究課題/領域番号 16K18667
研究機関中央大学

研究代表者

西田 翔  中央大学, 理工学部, 助教 (40647781)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード植物栄養 / 環境応答 / エキソン
研究実績の概要

本研究課題では、これまでに研究代表者が独自に見いだしてきた、無機栄養欠乏に応答してmRNAのエキソン構造が変化するシロイヌナズナ由来の遺伝子群を対象に、無機栄養状態に応答してエキソン構造が変化することの生物学的意義を明らかにし、「エキソンの組合せ制御」という植物の新しい栄養応答機序を立証することを目的としている。
本年度は、カリウム欠乏に応答してエキソンの構造が変化する転写因子「MYB59」の欠損変異体の解析を行った。変異体は低カリウム条件下において野生型よりも顕著な生育の低下を示し、さらに典型的なカリウム欠乏症である旧葉における黄化をを示した。この時、変異体の地上部におけるカリウム濃度は野生型のそれの50%程度であり、一方、変異体の地下部においては野生型と同程度か、むしろ変異体で高い値となった。以上のことから、変異体は根から地上部へのカリウム輸送に欠陥が生じているものと考えられた。
続いて、根を対象にRNA-Seq解析を行った結果、複数のカリウム輸送体遺伝子の発現が野生型と比較して変異体で有意に低下していることが明らかとなった。特に、根から地上部へのカリウム輸送を担う二種類のカリウム輸送体「SKOR」と「NRT1.5/NPF7.3」の両遺伝子の発現量が変異体において有意に低下しており、これが原因で変異体地上部のカリウム濃度が低下しているものと考えられた。以上のことから、MYB59はSKORとNRT1.5/NPF7.3の転写制御を介した低カリウム
条件への応答に関与していることが明らかとなった。
前年度収集した、栄養に応答してエキソン構造が変化するMYB59以外の遺伝子の変異体について、ホモ系統を確立し、表現型解析の準備を整えた。

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

本年度における変異体解析により、MYB59が低カリウム応答に必須であることが示されたため、計画を一部変更し、MYB59の変異体にMYB59の3種類のスプライシングアイソフォームをそれぞれ導入した組み換え植物体の作成を始めた。このことを含め、実験は計画通りに進んでいる。

今後の研究の推進方策

MYB59の変異体にスプライシングアイソフォームを導入した組み換え植物体を確立し、これらの植物の低カリウム条件における生育、カリウム濃度、およびSKOR、NRT1.5/NPF7.3の発現量を変異体、野生型と比較することで、MYB59におけるカリウム条件に応答したエキソン構造の変化とスプライシングアイソフォームの機能の違いとの関係性を調査する。また、MYB59のスプライシングアイソフォームにGFPタグを融合したキメラタンパク質を発現する組み換え植物体を作成し、Chip法によりMYB59がSKOR、NRT1.5/NPF7.3の転写因子であるかどうかを検証する。MYB59以外の遺伝子についても、変異体解析を進め、新たな栄養応答関連遺伝子の発見を目指す。

次年度使用額が生じた理由

当該年度において、MYB59は根から地上部へのカリウム輸送に関与する遺伝子を制御することが変異体解析により推測されたため、根だけを対象にRNA-Seq解析を行い、当初の計画にあった地上部を対象にしたRNA-Seqは行わなかった。そのため、予算に余剰が生じた。これまで無菌操作および遺伝子組み換え実験に必須であるオートクレーブを他研究室に借りていたため、次年度に新たに購入する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Organ-specific allocation pattern of acquired phosphorus and dry matter in two rice genotypes with contrasting tolerance to phosphorus deficiency2018

    • 著者名/発表者名
      Dissanayaka D. M. S. B.、Nishida Sho、Tawaraya Keitaro、Wasaki Jun
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 印刷中 ページ: 1~9

    • DOI

      10.1080/00380768.2018.1436941

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of genomic regions associated with low phosphorus tolerance in japonica rice (Oryza sativa L.) by QTL-Seq2017

    • 著者名/発表者名
      Nishida Sho、Dissanayaka D. M. S. B、Honda Soichiro、Tateishi Yoshiko、Chuba Masaru、Maruyama Hayato、Tawaraya Keitaro、Wasaki Jun
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 印刷中 ページ: 1~4

    • DOI

      10.1080/00380768.2017.1412238

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Involvement of a transcription factor in root-to-shoot translocation of potassium in Arabidopsis thaliana2018

    • 著者名/発表者名
      Sho Nishida, Nobuhiro Tanaka, Toru Fujiwara
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 次世代トランスクリプトーム解析による未知の無機栄養応答機構の探索2017

    • 著者名/発表者名
      西田翔
    • 学会等名
      第三回植物の栄養研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Splicing isoform of NjZNT1 expressed in the zinc hyperaccumulator Noccaea japonica encodes full active zinc transporter2017

    • 著者名/発表者名
      Sho Nishida, Ryoji Tanikawa, Toru Fujiwara, Naoki Furuta
    • 学会等名
      6th International Symposium of Metallomics
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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