| 研究課題/領域番号 |
18K19329
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
酒井 達也 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10360554)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| キーワード | 光環境応答 / フォトトロピン / 突然変異体 / 光屈性 / オーキシン |
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| 研究実績の概要 |
被子植物の光屈性は器官の光照射側と陰側の光刺激の差を植物ホルモン・オーキシンの濃度勾配に変換 し、光照射側と陰側の細胞伸長差を誘導する反応と考えられているが、実際には未だその詳細な理解は得られていない。我々はオーキシン不均等勾配形成に依存しない未知の偏差成長機構を解明することを目的に本研究を行っている。オーキシン輸送体 PIN3 及び PIN7の二重変異体のエンハンサー突然変異体DP1、DP3、DP4の原因遺伝子 PP2C を特定し、2018年度、その機能解析を行った。その結果、PP2C は光屈性の赤色光照射による促進及びフック形成に働くことが示された。遺伝学的にはオーキシン輸送調節に働く PINOIDタンパク質キナーゼと関係することが示された。本研究成果を2019年 3月に日本植物生理学会で発表した。エンハンサー突然変異体 EP1、RP1 については、エコタイプの異なる pin3 pin7 二重変異体と交配した F3 株を調整し、ポジショナルクローニングが可能か現在確認作業中である。エンハンサー突然変異体 D32は既存の光屈性関連遺伝子 NPH3 にアミノ酸置換の変異が入っていた。興味深いことに、この NPH3 変異体では、青色光照射によって誘導される NPH3 脱リン酸化が抑制されていた。現在 NPH3リン酸化の意義を本アレルを用いて解析をすべく nph3 シングル変異体選抜のためのバッククロスを進めている。
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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
pin3 pin7 エンハンサー突然変異体 pp2c の分子遺伝学的解析は順調に進んでいる。詳細な表現型観察、pp2c ホモログとの多重変異体解析、各種レポーター遺伝子、抗体等を用いた発現解析など、順調に結果がでている。またPP2Cタンパク質のドメイン解析を行い、PP2C活性が少なくとも光屈性調節の機能には必要であることも示された。オーキシン分布パターンの解析のためのレポーター遺伝子導入に失敗して作業をやり直しており、この点が若干遅れている。
その他のエンハンサー突然変異体の原因遺伝子同定作業についての進捗は予定通りであるが、未だ明確な成果は得られいない。2019年度にポジショナルクローニングで期待した成果が現れることを期待したい。
一つのエンハンサー突然変異体で NPH3 脱リン酸化が異常な nph3 アレルが選抜されたことは予想外の結果だった。NPH3が脱リン酸化しにくいときに現れる表現型を知ることによって、NPH3タンパク質のリン酸化状態の調節の意義が明らかになることが期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
PP2C の機能解析については、早急にオーキシン輸送調節に関与するのか、または本研究課題の目的であるオーキシン輸送に関与しない光屈性調節因子なのかを明らかにする必要がある。現在オーキシンレポーター遺伝子を pp2c 突然変異体に導入中であるので、今年度中にオーキシン分布パターンの異常の有無を明らかにする。またPP2Cタンパク質が実際に脱リン酸化活性を示す酵素なのか、in vitro での生化学的検証を行う。大腸菌で発現させた組換えタンパク質を用いて活性測定を行う。PP2C相互作用タンパク質を探索すべく、酵母ツーハイブリッド選抜も2019年度行う。
EP1、RP1 のポジショナルクローニングを行う。表現型が中間的であるため、ポジショナルクローニングが難しいことも予想される。全ゲノム配列比較による突然変異体箇所の情報を合わせて、原因遺伝子特定を目指す予定である。
NPH3アレル突然変異体はシングル突然変異体にバッククロスで戻し、その後光屈性の詳細な表現型を解析することによって、脱リン酸化の光屈性における役割を明らかにする。
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