木本植物の休眠・凍結耐性獲得における光周性関連因子の機能解析

北方樹木は季節的な日長の短日化を感知し、自発的休眠期へと移行する。この移行過程は、樹木が内的に有する日長測定機構・生物時計システムを介して生じると考えられている。本研究は、北方樹木・ポプラの生物時計システムに着目し、樹木の季節的休眠誘導機構を明らかにすることを目的としている。植物の生物時計システムは、モデル植物・シロイヌナズナを用いて詳細に解析されており、LHY/CCA1遺伝子群、及びPRR遺伝子群から構成されるマルチプルフィードバッグループモデルが提唱されている。昨年度までの研究から、ポプラ・生物時計システムは被子植物の進化過程で制御変化している可能性が考えられた。そこで、本年度は、ポプラ・生物時計システムの制御機構を解明にするため、ポプラ・生物時計関連遺伝子群の機能解析を行った。植物の生物時計関連遺伝子群の特徴として、それぞれの遺伝子が特徴的な日周発現を示すことが知られている。そこで、ポプラ・生物時計関連遺伝子の日周発現変動を解析したところ、多くの遺伝子は典型的な日周発現を示した。一方で、PRR遺伝子群の内、PRR1/TOC1遺伝子は日周的な発現変動を示さなかった。次に、ポプラ・PRR1/TOC1遺伝子の機能を詳細に調べるため、シロイヌナズナPRR1/TOC1遺伝子のT-DNA挿入株を用い、相補性試験を行った。その結果、ポプラ・PRR1/TOC1遺伝子は、光形態形成についてはシロイヌナズナPRR1/TOC1遺伝子の機能を相補したが、光周性花成については相補できなかった。これらの結果は、ポプラとシロイヌナズナのPRR1/TOC1遺伝子はそれぞれの生物時計システムにおいて異なる機能を持つことを示唆している。本研究成果は、モデル樹木・ポプラの生物時計機構を理解する上で基礎的知見を提供すると共に、生物時計を介した自発休眠誘導機構の解明への足掛かりを作ったといえる。

北方樹木は季節的な日長の短日化を感知し、自発的休眠期へと移行する。この移行過程は、樹木が内的に有する日長測定機構・生物時計システムを介して生じると考えられている。本研究は、北方樹木・ポプラの生物時計システムに着目し、樹木の季節的休眠誘導機構を明らかにすることを目的としている。植物の生物時計システムは、モデル植物・シロイヌナズナを用いて詳細に解析されており、LHY/CCA1遺伝子群、及びPRR遺伝子群から構成されるマルチプルフィードバッグループモデルが提唱されている。昨年度までの研究から、ポプラ・生物時計システムは被子植物の進化過程で制御変化している可能性が考えられた。そこで、本年度は、ポプラ・生物時計システムの制御機構を解明にするため、ポプラ・生物時計関連遺伝子群の機能解析を行った。植物の生物時計関連遺伝子群の特徴として、それぞれの遺伝子が特徴的な日周発現を示すことが知られている。そこで、ポプラ・生物時計関連遺伝子の日周発現変動を解析したところ、多くの遺伝子は典型的な日周発現を示した。一方で、PRR遺伝子群の内、PRR1/TOC1遺伝子は日周的な発現変動を示さなかった。次に、ポプラ・PRR1/TOC1遺伝子の機能を詳細に調べるため、シロイヌナズナPRR1/TOC1遺伝子のT-DNA挿入株を用い、相補性試験を行った。その結果、ポプラ・PRR1/TOC1遺伝子は、光形態形成についてはシロイヌナズナPRR1/TOC1遺伝子の機能を相補したが、光周性花成については相補できなかった。これらの結果は、ポプラとシロイヌナズナのPRR1/TOC1遺伝子はそれぞれの生物時計システムにおいて異なる機能を持つことを示唆している。本研究成果は、モデル樹木・ポプラの生物時計機構を理解する上で基礎的知見を提供すると共に、生物時計を介した自発休眠誘導機構の解明への足掛かりを作ったといえる。