暗黒下におけるエチレン合成依存的・非依存的な葉老化制御機構の解明

植物は，不要になった器官を積極的に老化することにより，細胞内小器官やクロロフィルなどを分解し，その分解産物を栄養分として回収して新しい器官で再利用する．特に，本葉は光合成遂行の主要器官であるため，暗い日陰では葉老化が誘導される．植物は日陰環境を光受容体によって識別しており，フィトクロム・クリプトクロム下流において葉老化が制御されている．本研究は，葉老化制御に大きく関与する植物ホルモン・エチレンの光受容体による合成制御機構の解明を目的とする．これまで，エチレン合成律速酵素として知られるACSファミリー遺伝子の中から，フィトクロム下流におけるエチレン合成制御には，ACS8遺伝子が最も重要であることを明らかにした．このACS8遺伝子の発現制御機構を詳細に調べるため，約5kbpのACS8プロモーター配列を単離して，LUC/GUSレポーター解析を実施した．さらに，詳細な遺伝子発現解析から，フィトクロムシグナル伝達因子PIF7によってACS8遺伝子の転写が調節されている可能性が推測された．令和4年度では，PIF7とACS8プロモーターとの直接的な相互作用による転写制御機構について解析を行った．プロトプラスト細胞によるトランジェントアッセイの結果，ACS8プロモーターの転写活性はPIF7によって直接的に促進されることを示した．さらに，ChIP-PCR解析から，ACS8プロモーター上のG-boxシス配列にフィトクロム不活性化に伴ってPIF7相互作用が促進されることが示された．また，エチレン合成は葉に青色光を照射することによっても抑制される．その際，青色光受容体クリプトクロムがエチレン合成の抑制に関与すること，クリプトクロムシグナルによって葉老化が抑制的に制御されることを明らかにした．この研究成果について，アメリカ植物生物学会が刊行する専門誌に論文発表した．

植物は，不要になった器官を積極的に老化することにより，細胞内小器官やクロロフィルなどを分解し，その分解産物を栄養分として回収して新しい器官で再利用する．特に，本葉は光合成遂行の主要器官であるため，暗い日陰では葉老化が誘導される．植物は日陰環境を光受容体によって識別しており，フィトクロム・クリプトクロム下流において葉老化が制御されている．本研究は，葉老化制御に大きく関与する植物ホルモン・エチレンの光受容体による合成制御機構の解明を目的とする．これまで，エチレン合成律速酵素として知られるACSファミリー遺伝子の中から，フィトクロム下流におけるエチレン合成制御には，ACS8遺伝子が最も重要であることを明らかにした．このACS8遺伝子の発現制御機構を詳細に調べるため，約5kbpのACS8プロモーター配列を単離して，LUC/GUSレポーター解析を実施した．さらに，詳細な遺伝子発現解析から，フィトクロムシグナル伝達因子PIF7によってACS8遺伝子の転写が調節されている可能性が推測された．令和4年度では，PIF7とACS8プロモーターとの直接的な相互作用による転写制御機構について解析を行った．プロトプラスト細胞によるトランジェントアッセイの結果，ACS8プロモーターの転写活性はPIF7によって直接的に促進されることを示した．さらに，ChIP-PCR解析から，ACS8プロモーター上のG-boxシス配列にフィトクロム不活性化に伴ってPIF7相互作用が促進されることが示された．また，エチレン合成は葉に青色光を照射することによっても抑制される．その際，青色光受容体クリプトクロムがエチレン合成の抑制に関与すること，クリプトクロムシグナルによって葉老化が抑制的に制御されることを明らかにした．この研究成果について，アメリカ植物生物学会が刊行する専門誌に論文発表した．