植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで - 文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究 平成22年度~26年度

A01 公募研究:個別刺激応答機

挑戦的な変異体スクリーニング法によるフィトクロムBのN末端領域の下流因子同定

研究代表者 松下 智直 九州大学農学研究院・准教授 研究代表者ホームページ
連携研究者 岡 義人 理化学研究所植物科学研究センター・基礎科学特別研究員

研究概要

 植物の主要な光受容体であるフィトクロム蛋白質は、光受容に働くN末端領域と、二量体化に働きキナーゼドメインを持つC末端領域の、2つの領域から成る。従来フィトクロムは、C末端領域内のキナーゼ活性により下流にシグナルを伝達すると信じられてきたが、我々の研究によりその「常識」が完全に覆され、フィトクロムの最も主要な分子種であるphyBのシグナル発信ドメインが、C末端領域ではなくN末端領域であることが証明された。この発見により、フィトクロムのシグナル伝達機構を一から見直す必要が生じた。  
 そこで本研究では、順遺伝学的解析を大規模に行うことにより、phyB N末端領域からのシグナル伝達経路に特異的に関わる新奇下流因子の同定を進め、現在未知であるphyBのN末端領域からの真の光シグナル伝達機構の解明を目指す。  
 具体的には、順遺伝学を進める上での最大の障壁である、遺伝子機能冗長性の問題を克服するために、以下の3つの工夫を凝らした挑戦的な変異体スクリーニングを大規模に行い、僅かな表現型しか示さない新奇劣性変異体の単離と原因遺伝子の同定を行う。

 1) 僅かな表現型をできる限り誇張して変異体の単離を容易にするために、シロイヌナズナのcry1phyB二重変異体背景でphyB N末端領域を過剰発現させた形質転換植物を親株として用いる。これで、野生株を親株とした時に比べて表現型を5.4倍誇張できる。
 2) さらに、T-DNAタギング法を用いることで、僅かな表現型しか持たない変異体の原因遺伝子クローニングを可能にする。
 3) 形質転換植物をタギングする際に問題となる、導入遺伝子のサイレンシングを抑える。

図:概要図

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