| 研究課題/領域番号 |
19J20421
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
上本 恭平 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| キーワード | シロイヌナズナ / 時間情報 / 概日時計 / 無機イオン / スクロース / 糖 / 輸送 / シグナル伝達 |
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| 研究実績の概要 |
植物において概日時計は組織・器官ごとに存在しており、それぞれが生体内の反応を制御していることが知られている。個体レベルでの協調的な成長を行うため、植物が組織・器官間でどのようにして時間情報を伝達し、個体レベルで時間情報を統合しているかの解明を目的とした。当該年度では、報告の少ない根から地上部への時間情報の伝達の仕組みの解明を主な目的とし、研究を行った。
これまでの先行研究から、根から地上部への時間情報伝達物質の候補として栄養素が考えられ、栄養素の取り込みが根の概日時計によって制御され、周期的な栄養素の輸送を生み出し、地上部に時間情報を伝達していると考えられた。そこで当初の研究計画通り、道管液中イオン濃度の時系列測定を行ったところ、当初の予想通り概日時計制御による変動が確認できた。加えて変異体を用いた解析により、このイオン濃度のリズムを形成に関与する因子がAHA1であることを確認した。K+欠乏条件における道管液中イオン濃度の時系列解析および変異体を用いた接ぎ木実験によってイオン濃度の変動が周期長の安定性に関与していることを明らかにした。くわえて、K+だけでなく、Ca2+、Mg2+などの他のカチオンの濃度変動も地上部の概日周期長の安定性に関わることを追加実験によって明らかにした。さらに、時計遺伝子PRR7を介することで、地上部からの糖輸送が根からのカチオンの輸送に影響することを既にDCMUや糖添加実験、接ぎ木実験によって既に確認した。
以上のように、地上部－根間での概日時計がスクロースとイオンの輸送を介して行われている可能性を強く示唆する結果を得た。
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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
当初予定していた通り、イオンの輸送リズムに根における時計遺伝子PRR7の発現、およびPRR7を介したAHA1の発現・活性の制御が重要であるということを示したことに加え、既に地上部からのスクロース輸送が根のPRR7の発現を制御することでイオンの輸送リズムに影響していることを予備的にではあるが示せている。またこれに加えて、数理モデルなどのシミュレーションを研究に組み込むことで、時間情報の伝達が持つ生物学的意義の解明に近づいており、これらの結果は当該年度の計画以上に研究が進展していることを示す。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在、投稿論文の執筆中であるため、論文投稿において必要となるデータを揃える。主に地上部からのスクロース輸送の変動と根の概日時計との関係についての詳細な解析（接ぎ木実験やパルス実験など）や、数理モデルを用いたシミュレーションを加えることで器官間での時間情報伝達がもつ生物学的意義の解明を進める。
また根からの時間情報が地上部においてどのように受容されるかを明らかにするため、柵状組織・海綿状組織特異的に時計遺伝子のプロモーター活性を測定できる系の確立を目指す。既に候補遺伝子を探索済みであるため、これらを用いてコンストラクトを作成する。
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