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

光周期因子在木本植物休眠/耐冻性获得中的功能分析

基本信息

批准号：
07J09498
负责人：
高田直樹
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J09498/
关键词：
生物時計ポプラ休眠分子系統学分子生物学被子植物

项目摘要

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。

北方树木感知到白昼长度的季节性缩短，并自发进入休眠期。这种转变过程被认为是通过树木内部的日长测量机制和生物钟系统发生的。本研究重点关注北方树木杨树的生物钟系统，旨在阐明树木季节性休眠诱导的机制。以模式植物拟南芥为对象，详细分析了植物的生物钟系统，提出了由LHY/CCA1基因组和PRR基因组组成的多反馈环模型。直到去年进行的研究表明，杨树的生物钟系统可能在被子植物的进化过程中受到调节。因此，今年，为了阐明杨树生物钟系统的控制机制，我们对杨树生物钟相关基因进行了功能分析。已知每个基因都表现出特征性昼夜表达，作为植物中生物钟相关基因的特征。当我们分析杨树生物钟相关基因的昼夜表达变化时，我们发现许多基因表现出典型的昼夜表达。另一方面，在PRR基因组中，PRR1/TOC1基因没有表现出昼夜表达波动。接下来，为了详细研究杨树PRR1/TOC1基因的功能，我们使用拟南芥PRR1/TOC1基因的T-DNA插入菌株进行了互补测试。结果，杨树PRR1/TOC1基因补充了拟南芥PRR1/TOC1基因的光形态发生功能，但不补充光周期开花功能。这些结果表明杨树和拟南芥的PRR1/TOC1基因在各自的生物钟系统中具有不同的功能。该研究成果为理解模式树杨的生物钟机制提供了基础知识，可以说为阐明生物钟介导的自发休眠诱导机制奠定了基础。