| 研究課題/領域番号 |
19H02960
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
峯 彰 立命館大学, 生命科学部, 助教 (80793819)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 植物免疫 / 遺伝子発現制御 / Long non-coding RNA / シグナル伝達 / 細胞間コミュニケーション |
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| 研究実績の概要 |
植物は、病原体を認識し、抵抗性を誘導する自然免疫系を備えている。植物免疫応答は、大規模な遺伝子発現変動（転写リプログラミング）を伴うが、そのダイナミクスに注目した研究は乏しく、遺伝子発現変動のタイミングと抵抗性の発揮の関係性はよく分かっていなかった。研究代表者らは、病原体の感染初期に起こる転写リプログラミングこそが抵抗性の発揮に必要であることを突き止めた。本研究では、この抵抗性の発揮に繋がる転写リプログラミングへの関与が示唆されたAHL転写因子、及び、long non-coding RNA（lncRNA）の役割解明を試みた。さらに、葉組織における自律的および組織間コミュニケーションによる転写リプログラミングの制御の可能性を探索した。
解析候補のAHL転写因子を欠損するシロイヌナズナ変異体の解析から、免疫を正に制御するものを同定した。さらに、これらのAHL転写因子を含む多重変異体を作出した。表現型解析やRNA-seqから、免疫を正に制御するものを含む3つのAHL転写因子を欠損させると、恒常的な免疫の活性化を示すことが明らかとなった。したがって、これらのAHL転写因子は、一重変異体の解析だけでは見えてこない、複雑な関係性を介して免疫を制御していることが示唆された。
CRISPR-Cas9を用いて、解析候補のlncRNAの一つをゲノム上から欠失させたシロイヌナズナを作出した。このゲノム編集個体は、細菌抵抗性に変化は見られない一方で、花粉の発生に異常を示し、種子数が減少した。RNA-seq解析から、このlncRNAは、花粉発生や花粉発芽に必要は遺伝子の発現を調節することが明らかになった。
葉組織における自律的、および、組織間コミュニケーションによる免疫制御機構を探索する目的で、組織特異的なプロモーターで免疫受容体を発現するシロイヌナズナの作出を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
免疫を制御する複数のAHL転写因子を同定し、その複雑な遺伝学的関係性を明らかにできた。したがって、AHL転写因子の機能解明を進める解析基盤が整ったと考えている。また、免疫応答性のlncRNAが花粉発生を制御するという研究着想当初は予想もしていなかった発見があった。この発見は、植物における免疫と生殖の関係性に迫る重要な発見であると考えている。このlncRNAの機能解明をさらに進める遺伝学的な解析基盤も準備できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
免疫を制御する3つのAHL転写因子の欠損変異体に、タグを付加したAHL転写因子を相補し、表現型が回復するかどうか調べる。表現型の回復が見られた場合、ChIP-seqを行い、AHL転写因子の標的遺伝子を明らかにする。また、すべての組み合わせの一重、二重、三重変異体を作出し、これら3つのAHL転写因子の関係性を詳細に調べる。
花粉発生に関わる免疫応答性lncRNAを欠損したゲノム編集個体に、花粉特異的プロモーターや葉組織特異的プロモーターを用いてこのlncRNAを発現させ、発現部位と機能の関係性を調べる。また、プロモーターレポーターアッセイや、シロイヌナズナ変異体を用いた遺伝学的解析から、このlncRNAの発現を制御するシグナル伝達経路の同定を目指す。
葉組織における自律的、および、組織間コミュニケーションによる免疫制御機構の探索に関しては、昨年度に引き続き、組織特異的プロモーターを利用して、特定の組織のみで免疫を活性化させることができる形質転換体の作出を進める。作出できた形質転換体は、順次、病原細菌に対するその抵抗性レベルを調べることで、それぞれの組織や組織間コミュニケーションの病害抵抗性に対する寄与を明らかにする。
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