研究課題
本研究では，SnRK1-FBH4による窒素栄養に応じた花成制御の分子機構解明を目指している。これまでの研究より，低窒素条件においては，転写因子FBH4タンパク質のリン酸化状態が変動すること，FBH4の標的遺伝子かつ花成制御に重要な因子であるCOとその標的遺伝子であるFT遺伝子発現が上昇していることが示唆されていた。また，真核生物に広く保存された栄養センサーであるSnRK1キナーゼが花成制御に関与することを見出していた。そこで本年度は，花成制御におけるSnRK1とFBH4リン酸化の機能に主に焦点を当て研究を行った。研究成果としては，シロイヌナズナの葉肉細胞においてFBH4を一過的に発現させることでCO転写量の変動を評価する系を確立し，リン酸化候補部位変異型FBH4を発現させた際にCO転写量がどのように変動するかを検証した。その結果，転写因子FBH4タンパク質のリン酸化状態が標的遺伝子であるCOの転写活性能に影響を及ぼすことを明らかにした。さらに，リン酸化候補部位変異型FBH4を発現するシロイヌナズナ形質転換植物を作出し，前述の一過的発現系での結果と一致する見解を得た。また，薬剤誘導系の遺伝子発現抑制システムによるsnrk1機能抑制変異株を作出し，その植物を用いた遺伝学的解析から，SnRK1がCOとFT遺伝子発現制御に関わることを見出した。以上より，SnRK1による制御とFBH4のリン酸化状態がCO遺伝子発現量の調整に寄与し，CO-FT経路の活性化を介して花成を制御することが示唆された。
2: おおむね順調に進展している
本年度は，本研究において今まで明瞭に示せていなかった部分である，FBH4タンパク質のリン酸化制御が標的遺伝子であるCOの転写活性調節に直接的な影響を及ぼす点を明らかにした。また，SnRK1キナーゼがFBH4のリン酸化制御とCO転写活性調節に関与する上流キナーゼである可能性をさらに強める結果を得た。窒素栄養に応じた花成制御における転写因子の翻訳後制御の重要性を明らかにしたのは本研究が初めてである。
昨年度の研究で得られた知見をもとに，FBH4とSnRK1の関係性をより明確にすべく，さらなる解析を行う。具体的には，FBH4がSnRK1の直接的なリン酸化標的因子であるか，相互作用解析やin vitroでのリン酸化アッセイによって検証する。また，SnRK1の標的ペプチドレポーターを用いた解析から，窒素栄養によるSnRK1キナーゼ活性の検証を行う。さらに，上述のレポーターを用いたスクリーニングにより，SnRK1の活性制御に関わる窒素代謝物の同定も試みたい。
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Frontiers in Plant Science
巻: 11 ページ: -
10.3389/fpls.2020.00377
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