植物の生体防御機構における非極性移動型オーキシンの役割

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オーキシンは植物の成長や分化、環境応答の制御に関わる非常に重要な植物ホルモンである。本研究では、シロイヌナズナにおいてオーキシンの一種であるフェニル酢酸（PAA）の生合成遺伝子を同定し、その欠損変異体のスベリン層やその形成に関連する遺伝子を調べることなどにより、PAAの生体防御における役割の解明を目的としている。今年度は、1)シロイヌナズナのPAA生合成遺伝子の同定を目的として、候補遺伝子であるアルデヒドオキシダーゼ(AAO)ファミリーの機能解析と多重欠損変異体の作出、2)PAA量を減少させた変異体を作成することを目的として、ペニシリウム属菌の一種であるPenicillium chrysogenumのPAA代謝酵素pahAの遺伝子をシロイヌナズナで過剰発現させる実験、3)上記の実験で得られたaao多重変異体やpahA過剰発現体を使ってスベリンの分析やその形成に関連する遺伝子の解析を進めた。1)について、aao多重欠損変異体のPAA定量分析を行い、aao四重欠損変異体でPAAおよびその代謝物の量が大幅に減少することを明らかにした。また、この変異体では植物ホルモンのアブシシン酸（ABA）の量も顕著に減少していた。よって、AAOファミリーはPAAとABAの両方の生合成に関与することが強く示唆された。また、AAO遺伝子過剰発現体のPAA代謝物分析の結果から、同酵素がPAA生合成の律速段階ではない可能性も示唆された。2)については、P. chrysogenumのpahAとP450レダクターゼをそれぞれ過剰発現したシロイヌナズナ系統を確立した。さらに、pahAが生成するPAA代謝物のLC-MS/MS分析法を確立した。3)については、aao多重欠損変異体のスベリン量の分析を行い、aao四重欠損変異体でスベリン量が有意に減少するという実験結果を得た。