植物におけるフェニル酢酸の合成経路とオーキシンとしての生理機能の解明

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オーキシンは植物の成長や分化の制御において非常に重要な役割をもつ植物ホルモンの一種である。植物の主要な活性型オーキシンであるインドール酢酸（IAA）の作用機構や生理的役割の解明が進んでいるのに対し、植物に広く存在するもう一つの活性型オーキシンであるフェニル酢酸（PAA）の生合成経路とその生理的役割などは殆ど解明されていない。本研究では、マメ科やコケ植物、アブラナ科のモデル実験植物を使って、PAAの生理的役割、生合成経路、微生物との相互作用における役割の解明などに関する研究を行った。植物におけるIAAとPAAの生理的役割の違いを明らかにするため、シロイヌナズナにこれらのオーキシンを処理し、それぞれに特異的に応答する遺伝子をRNAseqにより網羅的に解析した。その結果、シロイヌナズナにおいてIAA特異的に応答する遺伝子、PAA特異的に応答する遺伝子、両者に応答する遺伝子を特定した。IAA特異的に応答する遺伝子群は早期に発現量が変動するものが多いのに対し、PAA特異的に応答する遺伝子群にはIAAよりもゆっくりと発現量が変動するものが多いことを明らかにした。シロイヌナズナのPAA生合成に関与する研究では、候補遺伝子の一つであるシトクロムP450モノオキシゲナーゼCYP79A2が、シロイヌナズナのPAA生合成に特異的に関与することの発見に寄与した。また、このCYP79A2経路はシロイヌナズナのPAA生合成に部分的に寄与しており、主要なPAA生合成経路は別に存在することが明らかになった。さらに、シロイヌナズナにおいてオーキシン-アミド合成酵素（GH3）がIAAとPAAの濃度比を調節していることの発見にも寄与した。