植物の窒素欠乏応答戦略におけるマイクロRNAの役割の解明

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植物の成長には、土壌中からのバランスのとれた無機栄養素の吸収が必要である。窒素は植物にとって最も多く必要な栄養素の１つであり、窒素栄養が不足した環境では、植物の成長は著しく妨げられる。窒素欠乏環境において、植物は、窒素栄養の獲得に関わる輸送体遺伝子の発現を上昇させるなどの窒素欠乏応答と呼ばれる適応応答を示す。一方、小分子の非コードRNAのマイクロRNA (miRNA)は相補的な配列を持つmRNAの発現を抑制することが知られ、植物の様々な生物学的プロセスにおける発現制御機構において重要な役割を果たす。申請者は、窒素欠乏応答の重要側面である葉の黄化に着目し、50種類のシロイヌナズナ野生系統において低窒素条件で葉の黄化の促進に関わる３つのNAC型転写因子遺伝子の発現量を調べ、それらを量的形質したExpression Genome-Wide Association Study (eGWAS)を行った。結果、3番染色体の短腕側に明瞭なピークが見いだされ、その近傍に、miRNAの生合成に関わるHASTYを見出した。また、低窒素条件において、HASTYの機能欠損は葉の黄化の進行を早めること、逆にHASTYの過剰発現は葉の黄化を遅らせることを明らかにしている。そこで本研究では、まだほとんど明らかになっていないmiRNAを介した窒素欠乏応答の制御の全貌解明を目標として、窒素欠乏応答におけるHASTYの機能解析を通して、植物における窒素欠乏時のダイナミックなmiRNAの蓄積変動の分子メカニズムの解明、および窒素欠乏応答に関わる新規miRNAの同定と機能解析を行う。