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イネにおける芒(のげ)形成に関わる遺伝子の同定とその機能解析

Research Project

Project/Area Number 15J03740
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Science in genetics and breeding
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

上原 奏子  名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsイネ / 栽培化 / プロテアーゼ / 選抜 / 芒
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、イネの芒形成に関わる遺伝子RAE2を同定し、その機能を解明することを目的としている。2016年度中に以下のことを達成した。
1.RAE2の属する遺伝子ファミリー(EPF/EPFL)を含む分泌性ペプチドは一般に、前駆体として遺伝子にコードされ、翻訳された前駆体ペプチドが修飾酵素により切断、修飾を受けることによって生理活性を示す成熟型ペプチドとなる。前年度にRAE2は穂特異的に成熟型ペプチドとなることを報告した。今年度は穂特異的な発現を示すセリンプロテアーゼを探索し、SLP1と名付けた一つのプロテアーゼが候補として同定された。合成したRAE2ペプチドとSLP1を混合した後、LC-MS解析によって、in vivoでの切断位置と同等であることを証明し、SLP1がRAE2を切断する特異的なプロテアーゼであることを見出した。
2. 世界中の野生イネと栽培イネ、あわせて130種におけるRAE2のアミノ酸配列を比較したところ、第2エキソンへの塩基挿入に起因する機能ドメインのシステイン数の変化により4C、5C、6C、7Cの4種類に分けられることが明らかとなった。芒形成における機能を検証するため、それぞれの過剰発現体を作出したところ、6Cのみが機能型であり、他3つのバリアントは非機能型であることが示された。また、興味深いことに、アフリカのイネは野生種、栽培種ともに機能型のRAE2(6Cタイプ)を保持していることが明らかとなった。このことは、アジアのイネの栽培化においてはRAE2の機能欠損が選抜されたけれども、アフリカでは異なる遺伝子が選抜されることによって、無芒という共通の表現型が選抜されたことを示している。
これらの結果と、前年度の結果をあわせて論文にまとめ、Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. Aに発表した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Cornell University(米国)

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    • Author(s)
      Bessho-Uehara K, Wang DR, Furuta T, Minami A, Nagai K, Gamuyao R, Asano A, Angeles-Shim RB, Shimizu Y, Ayano M, Komeda N, Doi K, Miura K, Toda Y, Kinoshita T, Okuda S, Higashiyama T, Nomoto M, Tada Y, Shinohara H, Matsubayashi Y, Greenberg A, Wu J, Yasui H, Yoshimura A, Mori H, McCouch SR, Ashikari M.
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      Volume: 113 Issue: 32 Pages: 8969-8974

    • DOI

      10.1073/pnas.1604849113

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    • Author(s)
      Furuta T, Bessho-Uehara K, Shim RA, Shim J, Nagai K, Ashikari M and Takashi T.
    • Journal Title

      Breeding Science

      Volume: 66 Issue: 5 Pages: 845-850

    • DOI

      10.1270/jsbbs.16131

    • NAID

      130005290514

    • ISSN
      1344-7610, 1347-3735
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    • Author(s)
      Ramos J, Furuta T, Uehara K, Niwa C, Shim R. A., Shim J, Brar D, Ashikari M, Jena K. K.
    • Journal Title

      Euphytica

      Volume: 9 Pages: 1-13

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  • [Journal Article] Construction of a versatile SNP array for pyramiding useful genes of rice.2016

    • Author(s)
      Kurokawa Y, Noda T, Yamagata Y, Angeles-Shim R, Sunohara H, Uehara K, Furuta T, Nagai K, Jena KK, Yasui H, Yoshimura A, Ashikari M, Doi K.
    • Journal Title

      Plant Science

      Volume: 242 Pages: 131-139

    • DOI

      10.1016/j.plantsci.2015.09.008

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  • [Journal Article] Convergent Loss of Awn in Two Cultivated Rice Species Oryza sativa and Oryza glaberrima Is Caused by Mutations in Different Loci.2015

    • Author(s)
      Furuta T, Komeda N, Asano K, Uehara K, Gamuyao R, Angeles-Shim RB, Nagai K, Doi K, Wang DR, Yasui H, Yoshimura A, Wu J, McCouch SR, Ashikari M.
    • Journal Title

      G3 (Bethesda)

      Volume: 5 Issue: 11 Pages: 2267-2274

    • DOI

      10.1534/g3.115.020834

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  • [Presentation] 糖による野生イネ地下茎における重力屈性の制御2017

    • Author(s)
      別所-上原奏子、Jovano Nuguroho Erris、芦苅基行
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      日本育種学会第131回講演会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2017-03-29
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      Bessho- Uehara K*, Wang D. R.*, Furuta T, Minami A, Nagai K, Gamuyao R, Asano K, Shim R. B. A, Shimizu Y, Ayano M, Komeda N, Doi K, Miura K, Greenberg A, Wu J. Z., Yasui H, Yoshimura A, Mori H, McCouch S. R., Ashikari M.
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Asia Conference
    • Place of Presentation
      淡路島
    • Year and Date
      2016-11-29
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  • [Presentation] The signal peptide RAE2 regulates awn elongation in rice2016

    • Author(s)
      別所-上原奏子、芦苅基行
    • Organizer
      新学術領域環境記憶統合若手の会
    • Place of Presentation
      静岡
    • Year and Date
      2016-10-12
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  • [Presentation] 芒形成原因遺伝子RAE2の同定により明らかとなったアジアとアフリカにおけるイネ栽培化の歴史2016

    • Author(s)
      別所-上原奏子, Diane R. Wang, 古田智敬, 南杏鶴, 永井 啓祐, 浅野賢治, 三浦 孝太郎, 清水義弘, 綾野まどか, 土井一行, 米田典夫,Greenberg Anthony, 安井秀, 吉村淳, 呉健忠, Susan R. McCouch, 芦苅 基行
    • Organizer
      日本育種学会第130回講演会
    • Place of Presentation
      鳥取大学
    • Year and Date
      2016-09-24
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  • [Presentation] イネの芒形成を制御するシグナルペプチドRAE2 の同定と機能解析2016

    • Author(s)
      上原奏子, Diane Wang, 古田智敬, 南杏鶴, 永井啓祐, 米田典夫, 綾野まどか, 森仁志, Susan R. McCourt, 芦苅基行
    • Organizer
      日本植物学会第80回大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター
    • Year and Date
      2016-09-16
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Oryza longistaminataの地上茎と地下茎における伸長制御メカニズムの違い2016

    • Author(s)
      上原奏子、Jovano Nuguroho、近藤宏野、古田智敬、蜂谷卓士、榊原均、芦苅基行
    • Organizer
      日本育種学会第129回講演会
    • Place of Presentation
      横浜市立大学
    • Year and Date
      2016-03-21
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of Causal Genes Involved in Awn Development and Rice Domestication2016

    • Author(s)
      Uehara K, Ashikari M.
    • Organizer
      JSPS 8th HOPE meeting
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2016-03-07
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Identification of Responsible Genes Involved in Awn Development and Discussion about Rice Domestication Process2016

    • Author(s)
      Uehara K, Furuta T, Komeda N, Ashikari M.
    • Organizer
      Plant and Animal Genome conference XXIV
    • Place of Presentation
      San Diego
    • Year and Date
      2016-01-09
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 芒形態形成のメカニズムと栽培化の関係2015

    • Author(s)
      上原奏子
    • Organizer
      第3回生態進化発生コロキウム
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2015-12-27
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Physiological Analysis of the Development of Rhizome of Oryza longistaminata2015

    • Author(s)
      Uehara K, Nugroho J, Kondo H, Furuta T, Ashikari M
    • Organizer
      Towards increased plant productivity through understanding of environmental responses and epigenetic regulation
    • Place of Presentation
      理研横浜キャンパス
    • Year and Date
      2015-11-24
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 最初に遺伝学が教えてくれたーイネ芒の消失の原因ー2015

    • Author(s)
      上原奏子、芦苅基行
    • Organizer
      イネ研究会
    • Place of Presentation
      遺伝学研究所
    • Year and Date
      2015-10-09
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Oryza longistaminata地下茎の重力屈性を制御する因子の探索2015

    • Author(s)
      上原奏子、Jovano Nuguroho、近藤宏野、永井啓介、芦苅基行
    • Organizer
      日本育種学会第128回講演会
    • Place of Presentation
      新潟大学
    • Year and Date
      2015-09-11
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  • [Book] 育種学研究2017

    • Author(s)
      吉津祐貴、別所-上原奏子、矢部志央理、世古 智一、宮武 宏治
    • Publisher
      日本育種学会和文誌
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  • [Book] 生物の科学 遺伝2016

    • Author(s)
      別所-上原奏子、古田智敬、芦苅基行
    • Publisher
      出版社エヌ・ティー・エス
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      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 育種学会2015秋 若手の会ワークショップ

    • URL

      https://sites.google.com/a/ut-biomet.org/jsb-2015autumn-workshop/home

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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