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Improvement of seed oil production in soybean by molecular genetic engineering

Research Project

Project/Area Number 16H04869
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Crop production science
Research InstitutionUniversity of Miyazaki

Principal Investigator

Yuasa Takashi  宮崎大学, 農学部, 教授 (40312269)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 井上 眞理  九州大学, 農学研究院, 学術特任教員 (60091394)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2016: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Keywordsオートファジー / アミノ酸 / ダイズ / 老化 / 窒素転流 / 栄養飢餓 / タンパク質分解 / 遺伝子発現 / BCAT / プロリン / 油脂 / 栄養 / 光合成 / 環境調和型農林水産 / 植物 / ゲノム / 脂質 / バイオマス / アミノ酸代謝 / 分岐鎖アミノ酸 / ササゲ / 栄養シグナル / 栄養学 / 発現制御 / 酵素
Outline of Final Research Achievements

Soybean mtBCAT genes (GmBCATX, GmBCAT2) involved in branched chain amino acid (BCAA) degradation were identified by searching for BCAT orthologs in Soybean Genome database. GmATG8i and GmBCATX gene significantly up-regulated in transcript level in response to shading treatment of leaf and sucrose starvation of seedling, BCAA contents decreased in leaf under shading treatment. Those results suggest that shading-induced BCAT degradated intracellular BCAA and that the resultant reduction of BCAA exerted auophagy during senescence of soybean leaf. As soybean, Induction of mtBCATs and reduction of BCAA pool appeared to be involved in autophagy induction in rice leaf under shading and cowpea at reproductive stage under drought stress.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分岐鎖アミノ酸(BCAA)代謝とオートファジー(自食作用)の関係についてBCAA分解に働く老化応答性ミトコンドリア局在型BCAT(mtBCAT)遺伝子を同定したことは、今後にダイズの収量向上、アミノ酸栄養改善を目指した分子育種において極めて重要である.またBCAAプール減少がダイズを含む高等植物においてもオートファジー誘導のシグナルとなることを示したのも学術的に極めて重要な発見となった. Tilling技術を活用してダイズmtBCAT遺伝子変異体と油脂分解酵素SDP1の変異体ダイズを作出して, 光合成機能の増強、BCAA栄養強化、油脂含量向上といったダイズの改良に繋がる重要な研究成果を得た.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (18 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Kasetsart University, Kamphengsaen(タイ)

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      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mechanisms of Maturation and Germination in Crop Seeds Exposed to Environmental Stresses with a Focus on Nutrients, Water Status, and Reactive Oxygen Species.2018

    • Author(s)
      Yushi Ishibashi, Takashi Yuasa, Mari Iwaya-Inoue
    • Journal Title

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      Volume: 1081 Pages: 233-257

    • DOI

      10.1007/978-981-13-1244-1_13

    • ISBN
      9789811312434, 9789811312441
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  • [Journal Article] Reactive oxygen species induced by heat stress during grain filling of rice (Oryza sativa L.) are involved in occurrence of grain chalkiness.2017

    • Author(s)
      Suriyasak C, Harano K, Tanamachi K, Matsuo K, Tamada A, Iwaya-Inoue M, Ishibashi Y.
    • Journal Title

      J. Plant Physiol.

      Volume: 217 Pages: 52-57

    • DOI

      10.1016/j.jplph.2017.05.015

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  • [Journal Article] Effects of light quality on pod elongation in soybean (Glycine max (L.) Merr.) and cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.).2017

    • Author(s)
      Tanaka S, Ario N, Nakagawa ACS, Tomita Y, Murayama N, Taniguchi T, Hamaoka N, Iwaya-Inoue M, Ishibashi Y.
    • Journal Title

      Plant Signal Behav.

      Volume: 12 Issue: 6 Pages: 6-6

    • DOI

      10.1080/15592324.2017.1327495

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  • [Journal Article] The interrelationship between abscisic acid and reactive oxygen species plays a key role in barley seed dormancy and germination2017

    • Author(s)
      Ishibashi Y, Aoki N, Kasa S, Sakamoto M, Kai K, Tomokiyo R, Yuasa T, Iwaya-Inoue M
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science (論文ID: 240480)

      Volume: 8 Pages: 275-285

    • DOI

      10.3389/fpls.2017.00275

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  • [Journal Article] Role of reactive oxygen species produced by NADPH oxidase in gibberellin biosynthesis during barley seed germination2016

    • Author(s)
      Kai K, Kasa S, Sakamoto M, Aoki N, Watabe G, Yuasa T, Iwaya-Inoue M, Ishibashi Y.
    • Journal Title

      Plant Signaling and Behavior (論文11(5) e1180492 )

      Volume: 11 Issue: 5 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1080/15592324.2016.1180492

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      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] ゲノム情報を利用した作物の老化・栄養転流の研究最前線2016

    • Author(s)
      湯淺高志
    • Journal Title

      みやざき 農業と生活

      Volume: 50 Pages: 44-45

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  • [Presentation] ササゲの乾燥ストレスに応答した栄養転流および老化の調節メカニズムの解析2019

    • Author(s)
      藤巻 航, Naroon Waramit, Sontichai Chanprame, Ratchanee Hongprayoon, 湯淺 高志
    • Organizer
      第247回日本作物学会講演会(筑波大学)
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation Mechanism of Amino Acid Metabolism and Autophagy in response to senescence and nutrient starvation in Soybean2019

    • Author(s)
      Tung Tuan Do, Ryusuke Kawaguchi, Wataru Fujimaki, Takaaki Ishibashi, Shunsuke B. Inoue, Takashi Yuasa
    • Organizer
      第247回日本作物学会講演会(筑波大学)
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイズ葉身の老化・オートファジー(自食作用)の誘導における分岐鎖アミノ酸アミノ基転移酵素 (GmBCAT)の役割2018

    • Author(s)
      石橋 孝明, Yee Yee Tun, 緒方 華子, 川口 颯介, 瀧石 英雄, 湯淺 高志
    • Organizer
      第245日本作物学会講演会(宇都宮大学)
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] マメ科作物の環境ストレス・栄養シグナルに応答した オートファジー誘導とアミノ酸代謝シグナル2018

    • Author(s)
      藤巻 航1,2, 川口 颯介1, Do Tuan Tung1, Yee Yee Tun1, 瀧石 英雄1,  石橋孝明1, Naroon Waramit, Sontichai Chanprame, Ratchanee Hongprayoon,湯淺 高志
    • Organizer
      第55回好塩微生物研究会(東洋大、川越キャンパス)
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイズの老化・栄養飢餓に応答したアミノ酸代謝とオートファジー調節メカニズム2018

    • Author(s)
      川口 颯介,瀧石 英雄,石橋孝明,湯淺 高志
    • Organizer
      三学会合同宮崎大会(宮崎大会)
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Involvement of abiotic stress-related bZIP transcription factors on the regulation mechanism of branched chain amino transferase in Oryza sativa2018

    • Author(s)
      Yee Yee Tun, Takashi Yuasa
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度名古屋大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイズ葉身の老化・オートファジー((自食作用)の誘導における 分岐鎖アミノ酸アミノ基転移酵素 (GmBCAT)の役割2018

    • Author(s)
      石橋孝明 ・Yee Yee Tun・緒方華子 ・川口颯介 ・瀧石英雄 ・湯淺高志
    • Organizer
      日本作物学会第245回講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Involvement of abiotic stress-related bZIP transcription factors on the regulation mechanism of branched chain amino transferase in Oryza sativa2018

    • Author(s)
      Yee Yee Tun, Takumi Matsuo, Takashi Yuasa
    • Organizer
      日本農芸化学会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 子実肥大期のササゲ葉身における乾燥ストレスに応答した加水分解酵素の活性化 および老化促進メカニズムの解析2017

    • Author(s)
      藤巻航,松田元太,谷口智哉,中島皐耀,松尾拓海, 緒方華子,近藤夏帆,高木啓輔,中村昂平,湯淺高志
    • Organizer
      日本作物学会講演会
    • Place of Presentation
      東京大学農学部
    • Year and Date
      2017-03-29
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] トマトの低温ストレスシグナルとオリゴ糖合成調節メカニズム2017

    • Author(s)
      湯淺高志、石橋勇志、井上眞理
    • Organizer
      低温生物工学会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ササゲの乾燥適応におけるVuWRKYの役割2017

    • Author(s)
      栃原美咲、湯淺高志、三浦寧音 、駒井玲花 、辰巳由華、 濱岡範光、石橋勇志 、井上眞理
    • Organizer
      低温生物工学会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 作物ゲノム情報を応用した油糧作物ゴマ・ヒマワリ・ダイズの高品質食用油脂生産向上技術の開発2017

    • Author(s)
      中島皐耀, 緒方華子, 高木啓輔, 石橋孝明, 湯淺高志
    • Organizer
      宮崎大学産学・地域連携センター第24回技術・研究発表交流会,
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 油糧作物ゴマの油脂加水分解酵素遺伝子SiSDP1およびポリフェノール輸送体に着目した収量増強技術の開発2017

    • Author(s)
      中島皐耀, 石橋孝明, 藤巻航, 湯淺高志
    • Organizer
      第30回植物脂質シンポジウム,
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  • [Presentation] ゴマにおける初期生育メカニズムの解析2017

    • Author(s)
      中島皐耀、湯淺高志
    • Organizer
      第 54 回好塩微生物研究会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] かんしょ類の活性酸素消去系の調節機構と機能性栄養向上技術に関する研究2017

    • Author(s)
      中村昂平 、近藤夏帆 、座安泉綺 、谷口智哉 、松田理登 、松尾光弘 、湯淺高志
    • Organizer
      第 54 回好塩微生物研究会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] マメ科作物のオートファジーと老化調節2016

    • Author(s)
      湯淺 高志
    • Organizer
      宮崎大学農学部-九沖農研センター協議会第3回合同セミナー
    • Place of Presentation
      農研機構、都城研究拠点(宮崎県都城市)
    • Year and Date
      2016-11-19
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      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ササゲの乾燥ストレスに応答したオートファジー活性化とアミノ酸代謝関連遺伝子の発現誘導2016

    • Author(s)
      藤巻航, 松田元太, 石橋貴明, YEE YEE TUN, 谷口智哉, 中島皐耀, 松尾拓海, 緒方華子, 近藤夏帆, 高木啓輔, 中村昂平, 湯淺高志
    • Organizer
      第9回トランスポーター研究会九州部会
    • Place of Presentation
      宮崎市民プラザ
    • Year and Date
      2016-10-01
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ダイズ葉身の暗処理に応答したアミノ酸代謝酵素遺伝子の発現誘導と老化調節メカニズムの解析2016

    • Author(s)
      石橋孝明, 緒方華子, 湯淺高志
    • Organizer
      第9回トランスポーター研究会九州部会
    • Place of Presentation
      宮崎市民プラザ
    • Year and Date
      2016-10-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 湯淺 高志 - 研究者 - researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/read0133282/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 宮崎大学研究者情報データベース、湯淺 高志 (ユアサ タカシ)

    • URL

      https://srhumdb.miyazaki-u.ac.jp/html/100001044_ja.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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