| 研究課題/領域番号 |
25291066
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| 研究機関 | 基礎生物学研究所 |
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研究代表者 |
川口 正代司 基礎生物学研究所, 共生システム研究部門, 教授 (30260508)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 根粒形成 / オートレギュレーション / 遠距離シグナル伝達 / CLEペプチド / 翻訳後修飾 / HAR1 / 根由来シグナル / シュート由来シグナル |
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| 研究実績の概要 |
根粒形成のオートレギュレーションにおいて、これまでHAR1の活性化によりシュートで合成され、根に伝達されるシュート由来因子の分子的実体は明らかにされていなかった。われわれは、まずHAR1のリガンドをコードする CLE-RS1、CLE-RS2ペプチド遺伝子を過剰発現させることで、AONが恒常的にオンになっている形質転換体を作出した。このCLE-RS1、CLE-RS2過剰発現体と、har1変異体を用いて、網羅的な植物ホルモン分析とRNA-seq解析を行った。ホルモン分析は理研の榊原均博士との共同研究で行った。その結果、CLE-RS1、CLE-RS2過剰発現体のシュートにおいて、サイトカイニンの前駆体であるiPRPsが有意にシュートで蓄積していることを見出した。そこで、サイトカイニンを子葉の切り口から与え、根粒形成に与える影響を調べた。その結果、地上部から与えたサイトカイニンは根粒形成をシステミックに抑制することを見いだした。また、この根粒抑制活性は、HAR1の下流に位置し、根で機能するF-box, kelchタンパク質(TML)依存的であった。
次に、根粒菌の感染等によりシュートで発現誘導されるミヤコグサのサイトカイニン合成酵素遺伝子を探索した。その結果、IPT3遺伝子がHAR1依存的にシュートで誘導されることを発見した。さらに、サイトカイニンの長距離輸送について評価した。ラベル化したサイトカイニンを子葉から与え、一定時間後に根の先端部位を回収した。その結果、子葉から供与したラベル化サイトカニンは４時間後に根の先端部位で検出された。以上の結果より、植物ホルモンのサイトカイニンが、長年未解明であった「シュート由来シグナル」の有力候補と考えられた。
その他、「シュート由来シグナル」の下流で機能するTOO MUCH LOVE (TML)の相互作用因子の探索を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
根粒形成のオートレギュレーションにおいて、葉から根に輸送され根粒形成を抑制する「シュート由来シグナル」の分子的実体はその存在が提唱されてからおよそ３０年間不明であった。われわれは理研の榊原均博士との共同研究により、植物ホルモンのサイトカイニンがその有力候補であることを見いだした。またその鍵となる合成遺伝子を特定することに成功しNature Communicationsに発表した。「シュート由来シグナル」の探索はかなりチャレンジングなテーマであり、候補物質の絞り込みまで数年はかかるだろうと予想していたので、予想外の進展であった。
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| 今後の研究の推進方策 |
根粒形成のオートレギュレーションにおいて、TMLはHAR1の下流に位置し、根で機能するF-box, kelchタンパク質である。AONの最終ステップを解明するために、TMLの相互作用因子の探索を行い、相互作用する10種以上の候補タンパク質を見つけることができた。今後、ミヤコグサのLORE1ラインを用いて、それらの根粒形成における機能を解析する。
また、新たに見つかったミヤコグサのCLE遺伝子について、発現と機能解析を継続して進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新たに見つかったミヤコグサのCLE遺伝子の毛状根における発現と機能解析、及びTMLの相互作用する候補タンパク質の機能解析のために、次年度に使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
H27.4 ---> H28.1 新たに見つかったミヤコグサのCLE遺伝子の発現と機能解析。
H27.4 ---> H28.1 TMLと相互作用する候補タンパク質の機能解析. H27.9 ---> H28.1 研究結果の分析及び追試実験. H28.1 研究成果の取りまとめ。
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