植物の多細胞化と陸上進出に伴い進化したゲノム恒常性維持機構の解明

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K06697
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44030:植物分子および生理科学関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 愿山 郁 東北大学, 生命科学研究科, 特任研究員 (10346322)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: DNA損傷 / DNA損傷応答 / 植物 / DNA修復 / 転写レスポンス / 細胞周期 / ゼニゴケ / 植物進化

研究成果の概要

本研究では基部陸上植物であるゼニゴケのDNA損傷応答について明らかにし、シロイヌナズナと比較することで、ゲノム恒常性維持機構が、進化の過程でどのように変化してきたかを検討した。ゼニゴケにおいてもDNA損傷が生じるとDNA修復やDNA損傷に応答した遺伝子群が活性化するが、その制御方法はナズナとは異なっていた。ナズナのDNA損傷応答のマスターレギュレーターSOG1転写因子に近いゼニゴケMpNAC9は、DNA損傷応答の制御の一部は担っているものの、主な働きとしては活性酸素消去系の制御であった。ゼニゴケでDNA損傷応答を主に統括している因子は、水中植物から受け継がれた因子である可能性が考えられた。

自由記述の分野

植物分子遺伝

研究成果の学術的意義や社会的意義

DNA損傷応答は、ゲノムの恒常性を維持する機構であるため、生育様式や生育環境によってDNA損傷応答がどのように変化してきたかを理解することは重要である。さらに近年、DNA損傷応答が低温、高塩濃度、アルミニウムや病原菌の感染といった環境ストレス応答とも密接に関連しているという報告が次々となされている。つまりDNA損傷応答の理解は、環境ストレス応答の理解につながり、本研究で明らかになった陸上植物に普遍的、またはある植物に特異的なDNA損傷応答の知見を足がかりとして、新たな手法による環境ストレス耐性植物の開発といった応用面へ発展する可能性が大いにある。