| 研究課題/領域番号 |
26850071
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
上野 琴巳 鳥取大学, 農学部, 講師 (40582028)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ストライガ / アブシジン酸 / 根寄生植物 / ストリゴラクトン |
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| 研究実績の概要 |
根寄生雑草ストライガ（Striga hermonthica）は、ソルガムなどのイネ科植物の根に寄生して宿主植物から養水分を収奪することで生育する。そのため寄生された植物は生育が著しく阻害され、穀物の場合は収量が激減する。この養水分収奪メカニズムは、宿主植物の気孔閉鎖を誘導して蒸散流をストライガに偏らせることで起こると考えられたため、気孔閉鎖を誘導する植物ホルモン・アブシジン酸（ABA）に注目した。前年度までに、ストライガは宿主植物の約10倍ABAを蓄積していることが判明した。そこで本年度は、ストライガの生育過程でいつの段階からABAを蓄積し始めるのか、またストライガの蒸散はABA蓄積によって抑制されていないのかどうかを調べた。ストライガとは異なる種の根寄生雑草であるヤセウツボや多くの一般植物では、乾燥種子の状態でABAを多量に蓄積し、吸水すると速やかに代謝し内生ABA量を減少させる。しかしストライガは吸水後に発芽刺激物質を処理するとABAを処理前の約10倍蓄積した。また一般的に植物の種子では、外部からの投与などによりABA量が高められると発芽が阻害されるが、ストライガ種子はABAで発芽阻害を受けることがなかった。ストライガは個体差が大きいため、ポロメーターを用いたストライガ蒸散速度の測定結果は精確性が低いが、他の植物とは異なりストライガはABAを塗布しても蒸散が抑えられる傾向が見られなかった。これらの結果より、一般の植物と比べてストライガはABAに対する感受性が低下していることが判明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
植物体を用いた実験では個体差が大きいため、試験の個体数を増やし更に試験を複数回行う必要があった。その結果、研究の進行および研究成果の発表は若干遅れており、学会発表は行えたが論文による発表には至っていない。その一方でストライガのEST解析は完了しており、今後調べていく予定のABA生合成やシグナル伝達関連遺伝子は決定している。来年度はタンパク質の機能解析のため、候補遺伝子のアライメントや異種発現を行っていく。また、ストライガは半寄生植物であるため単独での培養が難しいが不可能ではなく、寒天培地上での栽培を確立して研究を進めやすくする計画を立てている。実際に培養系が完成しつつあるが完全ではないため、本研究の進行はやや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
個体を用いた実験から遺伝学的な実験へ移行していく。ABAに対する感受性がストライガにおいて低くなっている原因として、ABAとその受容体の親和性が低い、もしくはABAのシグナル伝達系が他の植物と比べて機能していない、ということが考えられる。そこでABAの受容体（PYL1, PYL2, PYL3, PYL4, PYR1）と受容体関連タンパク質HAB1, ABI1, ABI2の遺伝子塩基配列とアミノ酸配列をシロイヌナズナの遺伝子と比較し、機能性ドメインを保持しているのかを調べる。明らかな欠損箇所が見つからない時は大腸菌で発現させ、既に構築されているin vitro のABAシグナル伝達試験系を用いて、ストライガの情報伝達因子が機能しているのかを確認する。また確立されつつあるストライガの独立培養系において、この系がライゾトロン培養系の代替となるのかを確認するために、内生のABA量を確認する。ライゾトロンで培養した個体と同様にABAの蓄積が見られたならば、ABA生合成酵素や受容体・シグナル伝達関連遺伝子の発現量を定量PCRによって測定する。引き続きABAの蓄積がストライガ自身の生育にどのような影響を与えるのかを試験する。種子の発芽時や独立培養個体の培地にABAの生合成阻害剤であるアバミンやノルジヒドログアイアレチン酸を投与し、種子発芽や植物の形態を観察する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究機関の移動に伴い、実験環境を新たに整えなければなかった。使用する設備や消耗品を移動先の研究室で探したところ、再利用可能な物品を多く見つけることができたため、改めて買い揃える必要がなかった。また実験スペースの確保や環境整備に時間を要し、研究再開が遅れたために消耗品の購入頻度が下がった。そして今年度から教育に携わることになり、その準備の影響で研究に対するエフォートが例年より低くなった。それに伴い、国内や国外への学会への参加を取りやめたため、旅費も少なくなった。しかし次年度は教育のための準備の負担が今年度より軽減されること、また研究環境が整い年間を通じて研究を行えるようになるため、今年度使用する予定であった予算を次年度に繰り越し、金銭的な制限を緩和することにした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
ストライガをライゾトロンや新たに始めることとした無菌寒天培地上での培養のため、プレートや容器、培地の購入を行う。また、遺伝子発現解析のためのRNA抽出キットやPCR反応試薬も購入する。ストライガは個体差が大きいため複数回試験する必要があることからも、RNA抽出やPCRのための試薬は多めに用意する。大腸菌によるストライガのABAシグナル伝達関連タンパク質発現に必要な試薬、培地、プラスミド、プライマーなどを購入する。In vitro ABAシグナル伝達試験系の立ち上げに必要な試薬なども購入する。最終年度であるため、研究成果を学会で積極的に発表していく予定であるので、その旅費として使用する。また英語論文校正やオープンアクセスのための費用として使用していく予定である。
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