栄養素シグナルによる植物の花成制御機構の解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26660046
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 山口 淳二 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10183120)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 花成 / 栄養素代謝 / シグナル伝達 / メタボローム / マイクロアレイ

研究実績の概要

本研究では「栄養素シグナルによる植物の花成制御機構の解明」を目指し，以下の3研究課題に取組んでいる。H27年度の解析結果として，以下のような成果を得た。
1）花成変異体を用いたC/N誘導性花成の解析：昨年度確立した，大気中CO2濃度と根圏窒素栄養条件の制御によるC/N処理系を用いた花成誘導実験を行った。その結果，野生型シロイヌナズナにおいて，光周期依存性花成の制御因子であるCOおよびその下流の花成ホルモンであるFT遺伝子の発現がC/Nに応答して変動することが示された。さらに， COおよびFT変異体においてC/N誘導性花成が抑制されることが分かった。
2）C/N誘導性花成におけるシグナル伝達ネットワークの解析：昨年度実施したC/N処理後のリン酸化プロテオーム解析から，C/N誘導性花成のシグナル伝達因子候補として転写因子FBH4が同定された。FBH4はCO遺伝子の転写活性化因子であり，光周期依存性の花成に関わることが報告されている。当該年度はFBH4に着目した実験を進め，FBH4およびそのホモログを欠損する4重変異体を用いたC/N処理実験から，この変異体ではC/N誘導性花成が抑制されることが示された。
3）メタボローム解析によるC/N誘導性花成鍵代謝物の同定：昨年度実施したC/N処理後のメタボローム解析から，糖代謝物であるトレハロース-6リン酸の量が顕著なC/N応答性を示すことが分かっている。当該年度は，トレハロース-6リン酸合成に関わる酵素群（TPS）のトランスクリプトーム解析を行い，クラスIに分類されるTPS遺伝子群の発現がC/N誘導性花成と関連があることが分かった。
これらの解析結果から，これまで未知であったC/N栄養シグナルが，転写因子FBH4のリン酸化修飾を介して，光周期依存性の花成制御経路とクロストークすることで，植物の花成を制御することが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of ubiquitin ligase SlATL31 and proteomic analysis of 14-3-3 targets in tomato fruit tissue (Solanum lycopersicum L.) (2016)
  • 著者名/発表者名: Lu Y, Yasuda S, Li X, Fukao Y, Tohge T, Femie A R, Matsukura C, Ezura H, Sato T, Yamaguchi J
  • 雑誌名: Journal of Proteomics 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.jprot.2016.04.016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Carbon/Nitrogen ratio on carbohydrate metabolism and light energy dissipation mechanisms in Arabidopsis thaliana (2016)
  • 著者名/発表者名: Huarancca Reyes T, Scartazza A, Lu Y, Yamaguchi J, Guglielminetti L
  • 雑誌名: Plant Physiology and Biochemistry 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2016.04.030
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] AtCCR4a and AtCCR4b are involved in determining the poly(A) length of Granule-bound starch synthase 1 transcript and modulating sucrose and starch metabolism in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y, Arae T, Green PJ, Yamaguchi J, Chiba Y
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 56 ページ: 863-874
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Integration of C/N-nutrient and multiple environmental signals into the ABA signaling cascade (2015)
  • 著者名/発表者名: Lu Y, Yamaguchi J, Sato T
  • 雑誌名: Plant and Signaling Behavior 巻: 12 ページ: e1048940 1-4
  • DOI: 10.1080/15592324.2015.1048940
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [備考] 形態機能学講座IIaのホームページ
  • URL: http://www.sci.hokudai.ac.jp/CSF2-web/
• [産業財産権] 不定根発生誘導剤及び根系発達促進剤特許 (2016)
  • 発明者名: 山口淳二，眞木祐子，副島洋，谷野圭持，綿引雅昭，佐藤長緒
  • 権利者名: 山口淳二，眞木祐子，副島洋，谷野圭持，綿引雅昭，佐藤長緒
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: P2016-068924
  • 出願年月日: 2016-03-25