研究課題
栄養繁殖は、交配を必要とせず栄養器官の一部が個体として再生する無性生殖の1様式であり、数々の植物種で形態学的、組織学的に記述はされているものの、その分子メカニズムはほとんど解析されていない。本研究では、単純な発生制御メカニズムを持ち栄養繁殖の仕組みを有する苔類ゼニゴケをモデルとし、特に植物ホルモンの１種であるオーキシンの機能に着目して栄養繁殖の分子メカニズムを解析するする。平成25年度は、オーキシン生合成経路の初発酵素であるトリプトファンアミノトランスフェラーゼ（MpTAA1）の機能欠損変異体について、ゼニゴケ配偶体の形態形成における表現形を詳細に解析した。MpTAA1機能欠損変異体は、野生株に比べ著しい矮性の表現型を示した。この表現型は、MpTAA1のゲノム断片の導入により相補されたことから、MpTAA1の介するオーキシン生合成経路が、ゼニゴケ配偶体の形態形成に重要な役割を持つことが示唆された。またMpARF1の下流で制御される遺伝子を解析するため、次世代シークエンサーによるトランスクリプトーム解析の準備を進めた。
3: やや遅れている
オーキシン生合成の主要酵素であるTAA1変異体の作出に成功し、オーキシンがゼニゴケ配偶体の形態形成に重要な役割を持つことを明確に示すことが出来る系が作製できた。しかしながら、オーキシン信号伝達因子MpARF1の機能欠損変異体を用いた、オーキシン下流の遺伝子制御ネットワークの解析については、トランスクリプトームデータの解析が当初予定よりも若干遅れている。昨年度、ゲノムプロジェクトも終盤に差し掛かり、次世代シークエンサーの利用によるmRNA-seq解析の基盤を整えることができた。本年度は、この基盤を用いて、当初計画を滞り無く進めたい。
本年度は、初年度で得られた結果についてまとめると共に、MpTAA1変異体の解析結果をまとめるための実験を進める。またMpARF1下流の因子について、さらに解析を進める。まずMpARF1の発現制御について、既に作出したMpARF1-Citrine株を用いて、杯状体内部での無性芽発生プロセスにおけるMpARF1の発現ダイナミクスを解析する。次にMpARF1下流因子の探索を重点的に行う。MpARF1下流で機能する無性芽発生制御因子を単離するため、野生株とmparf1におけるトランスクリプトームの比較解析を行う。具体的には野生株とmparf1変異体における杯状体基底部の組織をサンプリングしRNAを単離後、次世代シークエンサーによる転写産物の解読(RNA-seq)を行う。解読した大量の配列データは、国立遺伝学研究所の中村保一博士、長崎英樹博士の協力の下、ゼニゴケゲノム配列データベースを用いて解析する。さらにMpARF1下流因子候補のChIP解析を行う。杯状体底部のトランスクリプトーム解析により絞り込んだMpARF下流遺伝子候補について、クロマチン免疫沈降（ChIP）法を用いて、MpARF1の結合を解析し、MpARF1により直接制御される遺伝子を同定する。これらの解析により、MpARF1により転写制御を受け、杯状体基底部もしくは発生中の無性芽で発現する因子を同定し、更なる機能解析を行う。近年、申請者はゼニゴケにおいて相同組換に基づくジーンターゲティング法を確立した。この手法を用いて、ノックアウト株の作出を行い、機能解析を進める。
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