シロイヌナズナ師管液プロテオームにおける鉄欠乏の影響、bHLH121の重要な役割

シロイヌナズナ師管液プロテオームにおける鉄欠乏の影響、bHLH121の重要な役割

Berger Nathalie1｜Kalra Muskan1｜Gao Fei2,3 Dubos Christian1
｜Rofidal Valérie1｜Demolombe Vincent1｜Santoni Véronique1

1モンペリエ大学農業研究所（フランス・モンペリエ）、CNRS、INRAE、1IPSiM、2湖南農業大学農学部（中国・長沙）、3岳麓山研究所（中国・長沙)

Physiologia Plantarum, 2025; 177:e70336 https://doi.org/10.1111/ppl.70336

ABSTRACT
鉄（Fe）は植物の成長と発育に不可欠な微量栄養素であり、その恒常性は、細胞に有害となりうる欠乏や過剰を回避するために厳密に制御されなければならない。シロイヌナズナでは、この機構は一連の転写因子によって制御されている。これらの転写因子は複雑な制御ネットワークで作用しており、中でもURI/bHLH121（UPSTREAM REGULATOR OF IRT1）は主要な役割を果たしている。植物の鉄ホメオスタシスを制御分子メカニズムを解読するために、多大な努力が払われた。それにもかかわらず、植物が鉄を必要とするように鉄の取り込みを調整するために、師管液を介して、地上組織の鉄の状態に関する情報を根に伝える長距離シグナルの性質は、まだ解明されていない。このプロセスに関与する可能性のある因子を同定する目的で、野生型シロイヌナズナおよびbhlh121機能喪失変異体を、鉄過剰および鉄欠乏条件下で培養し、プロテオーム解析を行った。その結果、鉄の利用可能性の変化やURI活性の消失が、師管液のタンパク質組成に大きな影響を与えることがわかった。また、bhlh121変異体では、鉄欠乏に応答して師管液中への移行が阻害されるいくつかのタンパク質も影響を受けていることがわかった。興味深いことに、このようなタンパク質をコードする遺伝子のいくつかは、URIの直接的な標的であることを発見した。このことは、コードされるタンパク質が、根の鉄吸収や根の成長を制御する潜在的なシグナル伝達因子として働く可能性を示唆している。


図5｜篩管で同定されたタンパク質をコードするbHLH121直接標的遺伝子の同定。
(A）bHLH38、S8H、ASE2、EPS1、GUN5、NAD-ME2、PORBおよびPBSRの相対発現。相対発現は、鉄分充足培地または鉄分欠乏培地に移植したシロイヌナズナにおけるRT-qPCRによって決定した。各条件における同じ文字の平均は、一元配置分散分析（one-way ANOVA）後、Tukey検定（post hoc Test）を行った結果、有意差はなかった（p < 0.05）。エラーバーは±SDを示す。
(B）NAS4、ASE2、EPS1、GUN5、NAD-ME2、PORB、PBSRのプロモーターへのbHLH121の結合のChIP-qPCR解析。ProbHLH121:gbHLH121:GFPコンストラクトを発現する相補的なbhlh121-2株から、鉄欠乏にさらし、抗GFP抗体を用いてクロマチンを抽出した。bHLH121プロモーター制御下でGFPを発現する苗（ProbHLH121:GFP）をネガティブコントロールとして用いた。qPCRを用いて、選択した遺伝子プロモーター上のbHLH121の濃縮を定量した。一元配置分散分析（one-way ANOVA）後、Tukey検定（post hoc Tukey test）により、各条件における同じ文字の平均は有意差なし、p < 0.05。エラーバーは±SDを示す。

図5篩管で同定されたタンパク質をコードするbHLH121直接標的遺伝子の同定。