植物の高温に対するレジリエンス機構の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: 不均一環境変動に対する植物のレジリエンスを支える多層的情報統御の分子機構
• 研究課題/領域番号: 21H05668
• 研究機関: 東京農業大学
• 研究代表者: 太治 輝昭 東京農業大学, 生命科学部, 教授 (60360583)
• 研究期間 (年度): 2021-09-10 – 2023-03-31
• キーワード: 高温耐性 / 長期高温ストレス / 熱形態形成 / シロイヌナズナ野生系統 / ステージゲート

研究実績の概要

植物は高温の長さや強度に応じてステージゲートを設けることで応答の最適解を選択していると考えられるが、時間軸に沿ったシグナルネットワークの変遷・制御の理解には至っていない。本課題では、短期・長期高温応答に寄与する遺伝子群を同定することで、時間軸に沿ったシグナルネットワークの変遷・制御を明らかにし、植物の高温に対するレジリエンス機構解明を目指した。数百のシロイヌナズナ野生系統を用いて長期高温に対する耐性評価を実施したところ、その耐性に大きな多様性が認められた一方、GWASでは有意な相関を示すSNPは検出されず、この高温耐性については、野生系統により寄与する遺伝子座が異なる、あるいは複数の遺伝子座が耐性に関与することが示唆された。そこで比較的耐性を示したCol-0と高感受性を示すMs-0を用いて遺伝学的解析に供した結果、その耐性の違いを決定するLong-term Heat Tolerance1 (LHT1)の同定に成功した。LHT1はRNA結合タンパク質をコードしており、長期高温条件下における転写後調節への関与が考えられた。RNA-seq解析の結果、Col-0と比較してNIL_Ms-0では長期高温条件下において選択的スプライシングに異常が認められた。また、長期高温耐性に寄与する遺伝子の同定を目的に、長期高温耐性を示すCol-0種子にEMS処理による突然変異を誘発させ、そのM2種子を用いて長期高温感受性変異株(sensitive to long-term heat)のスクリーニングを行い、sloh3とsloh63を単離した。興味深いことに、sloh3およびsloh63の原因遺伝子は、どちらもLHT1と共に複合体を形成してスプライシングに寄与することが示唆されている遺伝子であった。以上より、シロイヌナズナの長期高温耐性には、転写後プロセシングの制御が重要であることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Targeted in vivo mutagenesis of a sensor histidine kinase playing an essential role in ABA signaling of the moss Physcomitrium patens (2022)
  • 著者名/発表者名: Sk R, Miyabe MT, Takezawa D, Yajima S, Yotsui I, Taji T, Sakata Y
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 637 ページ: 93－99
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.11.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] KLU/CYP78A5, a cytochrome P450 monooxygenase identified via FOX hunting, contributes to cuticle biosynthesis and improves various abiotic stress tolerances (2022)
  • 著者名/発表者名: Kajino T, Yamaguchi M, Oshima Y, Nakamura A, Narushima J, Yaguchi Y, Yotsui I, Sakata Y, Taji T
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 13 ページ: 1－13
  • DOI: 10.3389/fpls.2022.904121
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ECERIFERUM 10 encoding an enoyl-CoA reductase plays a crucial role in osmotolerance and cuticular wax loading in Arabidopsis (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukuda N, Oshima Y, Ariga H, Kajino T, Koyama T, Yaguchi Y, Yotsui I, Sakata Y, Taji T
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 13 ページ: 1－12
  • DOI: 10.3389/fpls.2022.898317
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ABERRANT PANICLE ORGANIZATION2 controls multiple steps in panicle formation through common direct target genes (2022)
  • 著者名/発表者名: Miao Y, Xun Q, Teruaki Taji T, Tanaka K, Yasuno N, Ding C, and Kyozuka J
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 189 ページ: 2210－2226
  • DOI: 10.1093/plphys/kiac216
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MAP KINASE PHOSPHATASE1 promotes osmotolerance by suppressing PHYTOALEXIN DEFICIENT4-independent immunity (2022)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Yamaguchi M, Kanamori K, Ariga H, Isono K, Kajino T, Tanaka K, Saijo Y, Yotsui I, Sakata Y and Taji T
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 189 ページ: 1128－1138
  • DOI: 10.1093/plphys/kiac131
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] シロイヌナズナ長期高温応答におけるスプライシング関連因子の寄与 (2023)
  • 著者名/発表者名: 遠藤直弥、月本亮、礒野一帆、四井いずみ、坂田洋一、太治輝昭
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] シロイヌナズナ長期高温感受性変異株sloh1の単離解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山口凌、田中啓介、四井いずみ、坂田洋一、太治輝昭
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [備考] 耐性のことは耐性植物に聞け
  • URL: https://interview.plant-resilience.jp/teruaki_taji/