論文）WRKY転写因子による花成促進

WRKY71 accelerates flowering via the direct activation of FLOWERING LOCUS T and LEAFY in Arabidopsis thaliana
Yu et al. The Plant Journal (2016) 85:96-106.
DOI:10.1111/tpj.13092

中国 山東大学のXiang らは、シロイヌナズナ アクティベーションタギング系統集団の中から長日条件で早期花成する個体WRKY71-1D を単離した。この個体はWRKY71 遺伝子の転写開始点から約1 kb上流にT-DNAが挿入されており、T-DNA挿入部位近傍の遺伝子のうちWRKY71 のみ過剰発現していた。また、WRKY71 を恒常的に発現させた形質転換体も早咲きとなった。WRKY71は282アミノ酸からなるポリペプチドで、1つのWRKYGQKドメインと1つのC2H2ジンクフィンガーモチーフを含んでおり、グループⅡc WARKYファミリーに属する。転写活性解析の結果から、WRKY71は転写活性化活性があることがわかった。長日条件下において、WRKY71 転写産物量は発芽８日目から16日目にかけて増加し、転写産物は花序分裂組織、花分裂組織、葉脈において検出された。花成におけるWRKY71の機能を解析するためにwrky71-1 機能喪失変異体の表現型を観察したが、花分裂組織の形成が遅延すること以外は野生型と同等であった。系統樹解析からWRKY71と類似性の高いホモログはWRKY8とWRKY28であることが判明し、これらを恒常的に発現させた個体は野生型よりも早く花成した。WRKY71 とWRKY8 のT-DNA挿入変異とWRKY28 のRNAiによる発現抑制が導入されたw71w8+28RNAi 個体は野生型よりも花成が遅延した。また、リプレッションドメインSRDXを付加したWRKY71を発現するW71-SRDX 個体の花成も遅延した。短日条件では、野生型、WRKY71-1D 、w71w8+28RNAi 、W71-SRDX はいずれも長日条件よりも花成が遅延したが、WRKY71-1D は野生型よりも早く花成し、w71w8+28RNAi 、W71-SRDX の花成は野生型よりも遅くなった。よって、これらの系統は日長には正常に応答していると考えられる。また、これらの系統は春化処理やジベレリン処理に対しても正常に応答した。花成を誘導する4つの経路に関与している調節因子の機能喪失変異体でのWRKY71 の発現量に変化は見られなかった。更にこられの変異体にWRKY71-1D を導入した際の花成を見たところ、WRKY71-1D ft-10 の花成はft-10 変異体よりも早くなったが、WRKY71-1D 系統よりもはるかに遅くなった。よって、WRKY71 はFTに一部依存して花成を促進していると思われる。花成や花分裂組織形成に関与するFT 、LFY 、AP1 、CAL 、FUL の発現はWRKY71-1D 系統で増加しており、w71w8+28RNAi 、W71-SRDX ではFT 、LFY 、AP1 、FUL の発現が減少していた。FT 、LFY の発現は、野生型もWRKY71-1D 系統も発芽10日目から増加するが、WRKY71-1D 系統では野生型よりも発現量が高く、急速に増加した。w71w8+28RNAi 、W71-SRDX では、FT 、LFY の発現は発芽14日目以降に起こり、野生型よりも発現量は低かった。したがって、WRKY71は栄養成長から生殖成長への移行に関与する遺伝子活性化を介して花成を促進しているものと思われる。WRKY転写因子はW-box（TTTGACT/C）をターゲットとしているが、FT 遺伝子プロモーター領域にはW-boxが３つ、LFY 遺伝子プロモーター領域には6つ、AP1 遺伝子プロモーター領域には5つ、CAL 遺伝子プロモーター領域には1つ含まれていた。WRKY71は生体内においてFT およびLFY 遺伝子のプロモーター領域と相互作用をすることが確認された。また、WRKY71-1D lfy-2 の花成はWRKY71-1D ft-10 の場合と同様に遅延した。したがって、WRKY71-1D の花成はFT とLFY が関与しており、WRKY71はFT とLFY の発現を直接促進することで花成促進因子とし機能していると考えられる。