シロイヌナズナ培養細胞系を用いた植物概日時計の分子機構解析

利用拟南芥培养细胞系统分析植物生物钟的分子机制

基本信息

批准号：
04J05828
负责人：
中道範人
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

植物にとって、地球の自転に伴う昼夜変化に同調することは多大な利益をもたらす。この同調は遺伝的に組み込まれた生物時計によって成立していると考えられてきたが、実際に近年の精力的な研究によって、いくつかの遺伝子がこの生物時計の制御に深く関わることが分かってきた。私はこれらの遺伝子の中でもユニークな発現様式を持つシロイヌナズナの遺伝子群PRRs(PSEUDO RESPONSE REGULATORs)について解析を行ってきた。本年度はPRRsの中でも朝方に発現ピークを迎える遺伝子PRR9、PRR7、PRR5の多重欠損株を作成し、形質を詳細に調べた。これら変異体は多面的な形質を示したが、とりわけ概日リズム関連の形質が、強く観察された。prr9/prr7は概日リズムが長周期(30時間)に、逆にprr7/prr5は短周期(19時間)になっていた。さらにprr9/prr7/prr5は、無周期になっており、これら遺伝子間の複雑な相互作用が、概日リズムの維持に必須であると示唆された(Nakamichi et al., Plant Cell Physiol.46, 609-619, Nakamichi et al., Plant Cell Physiol., 46,686-698, Mizuno and Nakamichi, Plant Cell Physiol., 46, 677-685)。植物は、生物時計と外環境の光周期を参照して、都合の良い季節に花芽形成を誘導する(光周性花成)。prr9/prr7/prr5は、概日リズムが異常であるため、超遅咲きの形質を示した(Nakamichi et al., Plant Cell Physiol., 46, 686-698)。PRRsや生物時計は植物界に普遍的に見られるため、シロイヌナズナでの研究結果は、農業上に有用な知識や方法論となると期待される。

对于植物而言，与地球旋转相关的白天和夜晚变化进行调整是一个很大的好处。这种调整被认为基于遗传整合的生物钟，但是最近的能量研究实际上揭示了某些基因与这些生物时钟的调节深深涉及。我已经分析了拟南芥基因组PRR（伪反应调节剂），该基因在这些基因之间具有独特的表达模式。今年，在PRR中，创建了早晨达到峰值表达的基因PRR9，PRR7和PRR5的多种缺陷菌株，并详细研究了特征。这些突变体表现出多效性状，特别是与昼夜节律有关的特征。 PR9/PRR7的昼夜节律很长（30小时），而PR7/PRR5很短（19小时）。此外，PR9/PRR7/PRR5是无环的，这表明这些基因之间的复杂相互作用对于维持昼夜节律至关重要（Nakamichi等人，植物细胞生理学。46，609-619，Nakamichi等人，Nakamichi等人，Nakamichi等677-685）。植物在方便的季节中诱导花芽形成，指的是外部环境的生物钟和光周期（光周期开花）。 PR9/PRR7/PRR5由于昼夜节律异常而表现出极端的盛开特征（Nakamichi等人，植物细胞生理学，46，686-698）。 PRR和生物钟在植物王国普遍发现，因此预计拟南芥的研究结果有望为农业提供有用的知识和方法论。