【研究領域課題番号】19K05972 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ストリゴラクトン / 栄養繁殖 / ゲノム編集 / イチゴ / 環境応答 / 乾燥ストレス / 植物ホルモン / 受容体

【研究成果の概要】

クローナル植物イチゴの栄養繁殖と環境応答のクロストークを明らかにするために、CRISPR/Cas9により二倍体イチゴFragaria vescaのストリゴラクトン（SL）受容体DWARF14（D14）変異体を作製し解析した。fvd14変異体は器官サイズと数の間で成長におけるトレードオフが見られ、気孔開口度が増大し高いCO2吸収能とバイオマス生産量を示した。一方、fvD14 の表現型は水分ストレス耐性に重要なアブシジン酸非依存的な経路を制御されていることが示唆された。変異体のトランスクリプトーム解析から、FvD14 は種々の植物ホルモン応答や代謝経路など多くの下流遺伝子を制御することが示された。

【研究の社会的意義】

本研究は、植物の繁殖様式と環境因子との関わりを分子レベルで解明するため、クローナル植物のモデルとしてのイチゴ属において、植物ホルモンストリゴラクトン(SL)受容体D14の欠損変異体をゲノム編集で作製し、その表現型を解析した。本研究により、クローナル植物であるイチゴ属の栄養繁殖と環境適応に関わる様々なプロセスにおいてSLが中心的な役割を持つということと、そのクロストークの詳細が初めて明らかにされた。環境に対する植物の適応メカニズムの解明だけでなく育種や生態学に重要な知見をもたらすと期待できる。さらにイチゴにおける新しい品種改良を目指したゲノム編集基盤として応用技術への波及効果が期待できる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】生物有機化学

【研究領域課題番号】16K07722 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 病害抵抗性 / ファイトアレキシン / サイトカイニン / ジャスモン酸 / シグナル伝達 / ゲノム編集 / 環境保全型病害抵抗性制御技術 / いもち病菌 / イソペンテニル基転位酵素 / CRISPR/Cas9 / 環境調和型農林水産 / 植物の病害抵抗性 / 植物ホルモン

【研究成果の概要】

本研究では、イネの病害抵抗性反応の制御に関与する２種の植物ホルモンであるサイトカイニン(CK)とジャスモン酸(JA)の相互作用を解明することを目的とした。イネにおいて、病原菌感染等のストレスにより誘導されるCK生合成の鍵遺伝子を同定するとともに、JA生合成変異体cpm2を用いたゲノム編集によりCK欠損変異体や CK・JA二重欠損変異体を作製した。さらに、これらの変異体を用いて、イネの病害抵抗性の制御にCKとJAが協調的に作用していることを明らかにした。また、イネにおけるファイトアレキシン生産などの病害抵抗性が暗黒下で抑制されることを示すとともにこの抑制がショ糖の外生投与で回復することも示した。

【研究の社会的意義】

イネにおいて、ファイトアレキシン生産などの病害抵抗性反応の制御にジャスモン酸(JA)やサイトカイニン(CK)などの植物ホルモンが関与することが示唆されていたが、その詳細は不明であった。本研究では、JA生合成変異体であるcpm2を用いたゲノム編集によりCK欠損変異体やCK・JA二重欠損変異体を作製し、それらの変異体を用いて、JAとCKがイネの病害抵抗性の制御において協調的に機能していることを実証した。本研究によって得られた成果は、病害抵抗性の制御機構に新規な知見をもたらしただけでなく、植物ホルモンを用いた環境保全型の新たな病害抵抗性付与技術開発のための基盤となる知見を提供するものと考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)