植物のサイトカイニン応答における分子基盤

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本申請研究ではARR1およびARR2の標的遺伝子群を系統的に探索することを中心として、サイトカイニンによって引き起こされる作用が、どのような遺伝子の機能によってもたらされているのかを明らかにし、サイトカイニンの情報伝達におけるARR1およびARR2の役割の解明を目指した。ARR1の転写因子活性を誘導的に制御できる系(35S::ARR1ΔDDK::GR系)を用いてcDNAマイクロアレイ法により、ARR1の標的遺伝子の探索を行った。その結果、デキサメタゾンの添加により、転写レベルが変化する標的候補遺伝子群を得た。転写レベルの上昇が著しかった遺伝子の中にはAタイプのレスポンスレギュレーター遺伝子ARR5,ARR6,ARR7,ARR16,ARR17が含まれていた。この他にも、P450タンパク質およびZinc fingerタンパク質が有意に多く見いだされた。これらの候補がすべてARR1の標的遺伝子とは考えがたいが、Aタイプのレスポンスレギュレーター遺伝子が多数含まれていることから、ある程度の濃縮はかかっていると期待される。今度、これらが標的遺伝子であるかどうかを調べることによって、ARR1が関与するサイトカイニンシグナル伝達の概要が明らかにされると考えられる。また、arr1-1変異体は野生型に比べて、サイトカイニンに対する感受性は低下しているが、顕著な表現型の変化は観察されない。これにはARR1と配列相同性が高いARR2の関与が考えられた。そこでarr1-1、arr2-1の二重変異体を作成した。しかし、単一の変異体と比較して、顕著な表現型の変化は観察されなかった。wol、cre1-1変異体では、根の維管束の細胞列の数が減少し、師管、道管の分化が正常におこらない。ARR1がサイトカイニン受容体CRE1の下流で機能しているかどうかを調べるために、ARR1の転写因子活性を構成的にあるいは誘導的に制御できる系(CREp::ARR1ΔDDKおよびCREp::ARR1ΔDDK::GR)をwol、cre1-1変異体に導入した形質転換植物体を作成し、wol、cre1-1変異体の表現型をARR1がsuppressできるかどうか調べた。wol変異体にCREp::ARR1ΔDDKを導入した植物体では少なくとも根の伸長阻害の回復が観察された。