根の水分屈性発現機構の解明とそれを利用した植物の生長制御法に関する基礎的研究

今日、地球環境の変動にともない、砂漠等の特殊環境における植物育成が課題となっている。とくに、乾燥地域における植物育成では、水を効率的に活用する植物の育成法を確立する必要がある。そこで、本研究では、水分勾配を感受して水分の多い方へ伸長方向を制御する根の水分屈性に着目し、その制御分子と制御機構を解明することによって、根の水分屈性を利用した植物の生長制御法を開発する基礎を構築する。そのために、これまで、シロイヌナズナの水分屈性実験系を確立した。その実験系を用いて、水分屈性の異常な突然変異体(mizu-kussei : miz)(root hydrotropism ; rhyより名称を変更)を単離し、3系統のmizについて特性を解析し、なかでも水分屈性を全く示さないmiz1について変異原因遺伝子の候補となる2遺伝子を見出した。本年度は、塩基置換が確認できた2遺伝子のT-DNA挿入によるノックアウトラインについて、水分屈性能を確認した。その結果、一方の遺伝子のノックアウトラインだけでmiz1と同様の水分屈性の欠損が認められた。さらに確証を得るために、野生型の遺伝子をmiz1に導入した形質転換体を作出し、水分屈性を解析した結果、ノックアウトラインで水分屈性欠損が認められた遺伝子だけで相補した。これらより、本研究において世界で初めて水分屈性に特異的に機能する分子を同定することに成功した。MIZ1は、色素体移行シグナルと陸上植物特有のドメインを有するタンパク質をコードする新規の遺伝子であることが明らかになった。また、MIZ1のプロモーター領域にGUSを融合させたコンストラクトを野生型に導入した形質転換体の解析より、MIZ1は排水組織、根冠、根の基部側で発現していることが明らかになった。そのため、MIZ1は、水分勾配感受部位と考えられる根冠において水分屈性に機能する可能性が示唆された。さらに現在、MIZ1の局在を解析するためにGFPを用いた形質転換体の作出、MIZ1により制御を受ける遺伝子の探索のためにマイクロアレイを行っている。

今日、地球環境の変動にともない、砂漠等の特殊環境における植物育成が課題となっている。とくに、乾燥地域における植物育成では、水を効率的に活用する植物の育成法を確立する必要がある。そこで、本研究では、水分勾配を感受して水分の多い方へ伸長方向を制御する根の水分屈性に着目し、その制御分子と制御機構を解明することによって、根の水分屈性を利用した植物の生長制御法を開発する基礎を構築する。そのために、これまで、シロイヌナズナの水分屈性実験系を確立した。その実験系を用いて、水分屈性の異常な突然変異体(mizu-kussei : miz)(root hydrotropism ; rhyより名称を変更)を単離し、3系統のmizについて特性を解析し、なかでも水分屈性を全く示さないmiz1について変異原因遺伝子の候補となる2遺伝子を見出した。本年度は、塩基置換が確認できた2遺伝子のT-DNA挿入によるノックアウトラインについて、水分屈性能を確認した。その結果、一方の遺伝子のノックアウトラインだけでmiz1と同様の水分屈性の欠損が認められた。さらに確証を得るために、野生型の遺伝子をmiz1に導入した形質転換体を作出し、水分屈性を解析した結果、ノックアウトラインで水分屈性欠損が認められた遺伝子だけで相補した。これらより、本研究において世界で初めて水分屈性に特異的に機能する分子を同定することに成功した。MIZ1は、色素体移行シグナルと陸上植物特有のドメインを有するタンパク質をコードする新規の遺伝子であることが明らかになった。また、MIZ1のプロモーター領域にGUSを融合させたコンストラクトを野生型に導入した形質転換体の解析より、MIZ1は排水組織、根冠、根の基部側で発現していることが明らかになった。そのため、MIZ1は、水分勾配感受部位と考えられる根冠において水分屈性に機能する可能性が示唆された。さらに現在、MIZ1の局在を解析するためにGFPを用いた形質転換体の作出、MIZ1により制御を受ける遺伝子の探索のためにマイクロアレイを行っている。