単為結果性に関わるPAT-2転写因子を制御する分子機構の解析

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26660024
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 森 仁志 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (20220014)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 単為結果性 / 転写因子 / Zinc finger homeodomain

研究実績の概要

トマトの単為結果性原因遺伝子の分子的実体は不明であったが、原因遺伝子pat2を野菜茶業研究所が同定した。野生型のPAT2タンパク質は、数種類あるZinc finger homeodomain 転写因子のひとつで、pat2遺伝子は、野生型Pat2遺伝子の一部が欠損しており、pat2が機能を失っているため単為結果性を付与すると考えられた。植物の単為結果性の分子的メカニズムを解明するため転写因子PAT2に焦点を当て、その標的遺伝子の同定を行った。野生型トマトにオーキシン処理を施し、定量PCRにより子房内のmRNA発現量解析を行ったところ、処理後のPat2発現量は減少し、一方で活性型ジベレリン生合成酵素をコードするGA3酸化酵素は著しく増加した。各開花ステージにおける発現量解析においても、ステージが進むにつれてPat2は著しく減少しGA3酸化酵素は増加した。これらから、「転写因子PAT2がGA3酸化酵素の発現を抑制している」という可能性が浮上した。そこで、小麦胚芽抽出液中で合成したFLAG-PAT2タンパク質と、GA3酸化酵素 promoterの結合有無の解析を試みた。免疫沈降法・定量PCRと、Alpha Screenの2通りの手法において、転写因子PAT2がGA3酸化酵素 promoterにある6塩基に結合することが明らかになった。さらに、野生型品種と単為結果性品種において、GA3酸化酵素子房内発現量の比較を行ったところ、転写因子PAT2が機能しない単為結果性品種の方が、開花ステージの早い段階からGA3酸化酵素の発現量増加が認められた。以上の結果は、上述の可能性を支持するものである。以上より、開花ステージが早い段階では、転写因子PAT2がGA3酸化酵素発現を抑制して果実肥大が阻害されるが、開花ステージが進むにつれて、生体内オーキシン量が増えるとPat2発現が抑えられるため、結果としてGA3酸化酵素発現が促されて実が成長するという考察に至った。

研究成果

• [雑誌論文] The AMOR arabinogalactan sugar chain induces pollen-tube competency to respond to ovular guidance has now been seen by the referees, whose comments follow at the end of this message. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mizukami, G. A., Inatsugi, R., Jiao, J., Kotake. T., Kuwata, K., Ootani, K., Okuda, S., Sankaranarayanan, S., Sato, Y., Maruyama, D., Iwai, H., Garénaux, E., Sato, C., Kitajima, K., Tsumuraya, Y., Mori, H., Yamaguchi, J., Itami, K., Sasaki, N. and Higashiyama, T.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 26 ページ: 1091-1097
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.02.040
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ethylene biosynthesis is promoted by very-long-chain fatty acids during lysigenous aerenchyma formation in rice roots. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi, T., Shiono, K., Nagano, M., Fukazawa, A., Ando, M., Takamure, I., Mori, H., Nishizawa, N.K., Kawai-Yamada, M., Tsutsumi, N., Kato, K. and Nakazono, M.
  • 雑誌名: Plant Physiolgy 巻: 168 ページ: 180-193
  • DOI: 10.1104/pp.15.00106
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rare allele of a previously unidentified histone H4 acetyltransferase enhances grain weight, yield, and plant biomass in rice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Song, XJ., Kuroha, T., Ayano, M., Furuta, T., Nagoi, K., Komeda, N., Segami, S., Miura, K., Ogawa, D., Kamura, T., Suzuki, T., Higashiyama, T., Yamasaki, M., Mori, H., Inukai, Y., Wu, JZ., Kitano, H., Sakakibara, H., Jacobsen, SE. and Ashikari, M.
  • 雑誌名: ProNAS 巻: 112 ページ: 76-81
  • DOI: 10.1073/pnas.1421127112
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著