| 研究課題/領域番号 |
17K07696
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
小林 優 京都大学, 農学研究科, 准教授 (60281101)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ホウ素欠乏 / 細胞死 / 活性酸素分子種 / 一酸化窒素 / プログラム細胞死 / 細胞壁 |
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| 研究実績の概要 |
ホウ素は植物の微量必須元素である。ホウ素を含まない培地にシロイヌナズナを移植すると、1時間以内に根端伸長領域で細胞死が発生する。ホウ素は細胞壁でペクチンを架橋してゲル化させ、細胞壁構造を安定化させる役割を担う。したがってこの迅速な細胞死は細胞壁の構造異常が原因で発生すると推定されるが、具体的なメカニズムは不明である。そこでホウ素欠除処理に対するシロイヌナズナの応答の詳細な解析を行った。
ホウ素欠除処理を行った根端組織には活性酸素分子種（ROS）および一酸化窒素（NO）が蓄積する。29年度は、これらの分子種と細胞死との関連について検討した。ホウ素欠除処理と同時にラジカル消去剤を添加すると細胞死は抑制された。またNO生合成変異株では、ホウ素欠除処理に伴う根端へのNO蓄積が著しく抑制されるとともに、細胞死も軽減された。これらの結果から、ROSおよびNOがホウ素欠除処理で誘導される迅速な細胞死に直接関与していることが示された。
ホウ素欠除処理時の遺伝子発現変化をRNAシークエンシングにより解析した結果、病原菌感染応答との類似度が高かった。病原菌感染時には過敏感反応のひとつとしてプログラム細胞死（PCD）が誘導され、その過程にはROSおよびNOが必要である。したがって、ホウ素欠除処理で誘導されるシロイヌナズナ根端の細胞死も、過敏感反応と同様の機構で誘導されるPCDである可能性が示唆された。シクロヘキシミド添加により新規タンパク質の合成を阻害するとホウ素欠除で誘導される細胞死が軽減されたことは、この仮説を支持する。現在、PCDの関与について更なる証拠を得るため、DNA断片化等の特徴が見られるか検討を進めている。
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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
本研究課題の主目的であるホウ素欠乏による障害発生メカニズムの解明については、欠除処理に伴う迅速な細胞死に一酸化窒素分子が関与することを明確に示すことができた他、プログラム細胞死であることを示唆する結果も得られつつあり、迅速な応答の背景にあるメカニズムの解明に向け順調に進展していると考える。
研究計画に掲げたもう一つの目標であるホウ素欠乏特異的に発現が誘導される遺伝子の同定についても、実用作物であるトマト、ソルガムを材料として研究を進めているが、現時点ではカルシウム欠乏誘導遺伝子との判別には至っていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
ホウ素欠乏による障害発生メカニズムの解明については、ホウ素欠除処理による細胞死へのプログラム細胞死の関与に焦点を絞り研究を進める。
ホウ素欠乏特異的に誘導される遺伝子については、カルシウム欠乏誘導遺伝子との重複が多いことを考慮し、個々の遺伝子の発現変化でなく、複数遺伝子の発現パターンに基づき判別する方法についても検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
定価額からの値引き等により当初予定より廉価に購入できた物品があり残額が生じたが、必要な消耗品を追加購入するには不足な額であったため、繰り越して翌年度配分の助成金と合一して使用する方が有効に使用することができると判断した。当該繰越分は３０年度に試薬類の購入に充てる物品費として使用する。
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