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植物による無機窒素および炭酸ガスの同化は、地球上のバイオマスの生産を支える中心的な代謝プロセスである。近年、栄養元素の吸収を行うトランスポーターに関する研究の進展が著しいが、窒素(N)や炭素(C)の利用効率を左右する植物体内物質輸送系の制御機構に焦点をあてた研究は未開拓の分野である。本研究では、C/N代謝産物(糖、糖リン酸、有機酸、アミノ酸、硝酸イオン、アンモニウムなど)の蓄積や植物体内輸送を調節する新奇転写因子を単離し植物個体における役割と機能を明らかにする。
本年度は、C/N代謝経路において炭素代謝流束に最も大きな影響を及ぼすデンプンの生合成と分解過程に着目してトランスクリプトーム・データ解析を行い、C/N代謝経路の代謝酵素やトランスポーターと遺伝子発現の相関が高い転写因子の絞りこみを行った。その結果、デンプン合成酵素とアンモニウムトランスポーターの遺伝子発現が同一のネットワークで制御されることが明らかとなった。本研究では、ネットワーク上に見出された転写因子についてT-DNA及びトランスポゾン挿入変異体を取得し、それらの転写因子の欠損によりデンプン合成酵素及びアンモニウムトランスポーターの発現誘導が失われることを明らかにした。さらに、同定した転写因子を過剰発現する形質転換シロイヌナズナを作出した。今後これらの過剰発現体の系統を確立し、C/N代謝制御に関する形質について詳細な解析を実施する予定である。また、本年度は、代謝制御ネットワークの解析に加えて、アンモニウムトランスポーターや低窒素環境条件で根の生育を促進する転写因子についても機能解析を進めた。
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