CPCファミリーの機能解析を切り口とした、栄養欠乏時の根毛形成促進機構の解明

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植物の根毛は、栄養欠乏時に過剰に形成され栄養吸収機能を維持することから、植物生産性を左右する重要な器官の1つである。シロイヌナズナCAPRICE（CPC）ファミリーは、根毛形成を促進する転写因子をコードする。CPCファミリー（7遺伝子；CPC、TRY、ETC1, 2, 3、TCL1, 2）のうち、ETC1はリン欠乏に応答して発現パターンを変えることが報告され、さらに、申請者らは根では通常発現していないETC3がリン欠乏時に発現することを見出した。そこで本研究では、シロイヌナズナCPCファミリーの機能評価実験によって、どの遺伝子がどのように根毛形成を促進しているのかを明らかにすることを目指す。本年度の実験において、CPCと、CPCのホモログタンパク質であるENHANCER OF TRY AND CPC1（ETC1）の細胞間移行について比較・解析した。CPCは根の表皮細胞のうち非根毛細胞で発現し、根毛細胞に移行して根毛を形成する、一方ETC1は根の表皮の細胞間を移動することはない。CPCのどの領域が細胞間移動に関与しているかを理解するために、ETC1の特定のアミノ酸を置換した3種類のキメラコンストラクト（キメラ6、7、8）を作成し、野生型シロイヌナズナ（Col-0）に形質転換した。各トランスジェニック植物における根の表現型やCPCタンパク質の局在について調査した。その結果、CPCの24番目のアミノ酸であるシステインをETC1の20番目のアミノ酸のセリンに置換すること（キメラ8）は、CPCの根毛形成と細胞間移行に影響を与えることが示唆された。この結果は、CPCファミリーの細胞間移動能力の違いに寄与するアミノ酸配列について洞察を与えるものである。