植物における揮発性化合物受容機構の詳細な解明

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K22649
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 永嶌 鮎美 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (20814461)
• 研究期間 (年度): 2020-09-11 – 2025-03-31
• キーワード: 揮発性化合物 / VOC / 植物

研究実績の概要

自然環境下においては、食害を受けた植物の周辺に生育している健康な植物の食害抵抗性が上昇することが報告されている。近年、食害を受けた植物から放出される揮発性化合物によって、周囲の植物の抵抗性が誘導されることが明らかになってきた。しかし、揮発性化合物の情報を何らかのシグナルに変換し、応答を引き起こす機構は不明であった。申請者らのこれまでの研究により、揮発性化合物の一種であるカリオフィレンと転写共役因子が結合すること、この因子がカリオフィレン応答性遺伝子の1つに関して発現誘導に関わることが示された。しかし、細胞内へ揮発性化合物を輸送し濃縮する輸送体は不明である。そのため、植物における揮発性化合物への応答機構の全容は未だ解明されていない。タバコ以外での2種の植物ではカリオフィレンへの応答が生じなかったにも関わらず、公共データベースを利用した解析ではカリオフィレン結合タンパク質である転写共役因子TOPLESSは広範な植物に存在していた。このため、結合よりも上流の揮発性化合物の輸送体を中心とした解析を計画した。また、これまで陸上植物を中心に本研究課題に取り組んできたが、タバコ培養細胞と同様に液体培地にリガンドを添加することができれば、リガンド濃度と応答の関連が明確に解析できると考えた。そこでまず、褐虫藻を対象として解析することとし、公共データベースを用いた輸送体の探索と配列情報の精査に取り組んだ。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

対象とする種の選定と、公共データベースを用いた候補遺伝子の精査に時間がかかってしまったため。

今後の研究の推進方策

動物の膜輸送体はSLCファミリーとして整理されているが、植物の輸送体は動物ほど体系的に整理されていない。そのため、動物の輸送体との配列相同性から探索するなどしているが、解析の効率が今後の研究推進において課題となった。そこで、今後の研究ではベクター作製などを委託することで、輸送体の同定の実現に向けた具体的課題である分子系統解析を利用した輸送体の探索と、活性測定の時間を十分に確保して課題を進める。

次年度使用額が生じた理由

情報解析を中心としたため、実験用の備品購入が少なくなったため。次年度は人工遺伝子合成の委託なども活用し、活性測定などの実験効率を上げる。