イネステイグリーン遺伝子の育種利用への分子基盤構築

• Project/Area Number: 15J03936
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Science in genetics and breeding
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 山谷 浩史 広島大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 葉老化 / 光合成

Outline of Annual Research Achievements

老化時も葉の緑色を保つ突然変異体はstay-green突然変異体と呼ばれる。これまでの研究でdelayed yellowing1(dye1)の原因遺伝子は光化学系Iアンテナタンパク質LHCIのサブユニットの一つLhca4であることを明らかにしている。dye1におけるLhca4機能欠損によるアンテナサイズの減少は光化学系Iの機能低下を引き起こすと考えられるが、意外なことにdye1におけるバイオマスの減少や炭酸固定速度の低下は観察されなかった。このことはdye1において光化学系Iの活性低下を補償する作用が働いていることを示唆する。そこで光化学系Iの活性調節に働くシステムとして知られているステート遷移と長期的光順化について検討した。PAM蛍光法によりステート遷移活性を測定したところdye1ではステート遷移活性が極めて低かったことから、光化学系IIから光化学系IへのLHCIIの移動は補償作用として働いていないと考えられた。また、シロイヌナズナの長期的光順化では光化学系I活性に対し光化学系II活性が過剰な条件下で光化学系Iコアタンパク質mRNAの転写が増大するが、dye1では光化学系Iコアタンパク質量がやや増加したものの、転写量の増加は見られなかった。dye1では光化学系Iコアタンパク質量の増加に加え、LHCII量が顕著に増加していた。LHCIIはステート遷移の関与がなくても光化学系Iのアンテナタンパク質として機能できることが知られていることから、LHCII量の増大も光化学系I活性の補償に働いている可能性がある。また、dye1においてクロロフィル含量が高まっているのはこれらクロロフィル結合タンパク質量が増加しているためと考えられた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Impairment of Lhca4, a subunit of LHCI, causes high accumulation of chlorophyll and the stay-green phenotype in rice (2018)
  • Author(s): Yamatani Hiroshi、Kohzuma Kaori、Nakano Michiharu、Takami Tsuneaki、Kato Yusuke、Hayashi Yoriko、Monden Yuki、Okumoto Yutaka、Abe Tomoko、Kumamaru Toshihiro、Tanaka Ayumi、Sakamoto Wataru、Kusaba Makoto
  • Journal Title: J Exp Bot. Volume: 69 Issue: 5 Pages: 1027-1035
  • DOI: 10.1093/jxb/erx468
  • NAID: 120006466618
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The non-Mendelian green cotyledon gene in soybean encodes a small subunit of Photosystem II. (2017)
  • Author(s): Kohzuma, K., Sato, Y., Ito, H., Okuzaki, A., Masuda, Y., Watanabe, M., Fukuoka, H., Yamatani, H., Kanazawa, A., Tabei, Y., Ikeuchi, M., Sakamoto, W., Tanaka, A., and Kusaba, M.
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 173 Issue: 4 Pages: 2138-2147
  • DOI: 10.1104/pp.16.01589
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] イネLHCIサブユニット機能低下により導かれるクロロフィル高蓄積機構の解析 (2018)
  • Author(s): 山谷 浩史・上妻 馨梨・中野 道治・高見 常明・田中歩・坂本 亘・草場 信
  • Organizer: 第133回日本育種学会
• [Presentation] イネ stay-green突然変異体 dye1の分子遺伝学的解析 (2018)
  • Author(s): 山谷 浩史・ 上妻 馨梨・中野 道治・林 依子・高見 常明・加藤 裕介・門田 有希・熊丸 敏博・奥本 裕・
  • Organizer: 第59回日本植物生理学会
• [Presentation] イネ stay-green遺伝子DCD1の単離と機能解析 (2017)
  • Author(s): 山谷 浩史・上妻 馨梨・中野 道治・林 依子・高見 常明・門田 有希・奥本 裕・坂本 亘・阿部 知子・草場 信
  • Organizer: 第131回日本育種学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2017-03-29
• [Presentation] Molecular genetic analysis of the rice stay-green mutant dcd1 (2017)
  • Author(s): Hiroshi Yamatani, Kaori Kohzuma , Michiharu Nakano , Yoriko Hayashi , Tsuneaki Takami , Yusuke Kato , Wataru Sakamoto , Tomoko Abe , Makoto Kusaba
  • Organizer: Plant Biology 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] イネ stay-green遺伝子DYE1 単離と機能解析 (2017)
  • Author(s): 山谷 浩史・ 上妻 馨梨・中野 道治・林 依子・高見 常明・加藤 裕介・門田 有希・熊丸 敏博・奥本 裕・
  • Organizer: 第9回中国育種談話会
• [Presentation] イネstay-green突然変異の原因遺伝子の単離と機能解析 (2016)
  • Author(s): 山谷 浩史・上妻 馨梨・中野 道治・林 依子・高見 常明・加藤 裕介・門田 有希・熊丸 敏博・奥本 裕・坂本 亘・阿部 知子・草場 信
  • Organizer: 第8回中国育種談話会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2016-12-10
• [Presentation] イネ stay-green突然変異体 dcd1 の分子遺伝学的解析 (2016)
  • Author(s): 山谷 浩史・上妻 馨梨・中野 道治・林 依子・高見 常明・加藤 裕介・門田 有希・熊丸 敏博・奥本 裕・坂本 亘・阿部 知子・草場 信
  • Organizer: 第130回日本育種学会
  • Place of Presentation: 鳥取大学
  • Year and Date: 2016-09-24
• [Presentation] イネstay-green突然変異の原因遺伝子の単離と機能解析 (2015)
  • Author(s): 山谷 浩史
  • Organizer: 第7回中国地域育種談話会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2015-12-19