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イネの生産性を規定する分げつ成長の窒素代謝を介した分子統御機構の解明

Research Project

Project/Area Number 16J01799
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Plant nutrition/Soil science
Research InstitutionNagoya University (2017-2018)
Tohoku University (2016)

Principal Investigator

大橋 美和  名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsイネ / 分げつ / 逆遺伝学 / グルタミン合成酵素 / 植物ホルモン / トランスオミクス / 腋芽 / 窒素代謝
Outline of Annual Research Achievements

イネの分げつ数は、コメの収量を規定する一因である。本研究では、腋芽の伸長抑制により分げつ数が減少する、サイトゾル型グルタミン合成酵素1;2欠損変異体(gs1;2)を用いて、分げつ発達と窒素代謝の関連性及びその分子統御機構の解明を目指した。
まず、トランスオミクス解析により、gs1;2幼植物地上部基部での転写・代謝産物及び植物ホルモンの変動を網羅的に解析した。その結果、GS1;2欠損が、代謝を大きく変化させることが明らかになった。
平成30年度は、gs1;2地上部基部のアスパラギン量の減少に着目して解析を行った。アスパラギンは、グルタミンと同様に、主要な窒素の転流形態である。アスパラギンは、グルタミンを基質として、主にアスパラギン合成酵素(AS)によって生合成される。gs1;2地上部基部では、AS1の発現量が顕著に減少した。グルタミン供給に応答してAS1の発現量が増加したことから、gs1;2地上部基部では、グルタミン量の減少を介して、AS1の発現低下とアスパラギン量の減少が起きていることが示唆された。しかし、AS1欠損変異体イネでは、分げつ数は野生型と同程度であった。このことより、地上部基部でのAsn合成よりもGln合成が、分げつ伸長への重要性が高いことが示唆された。この成果は、RICE誌で公表した。
さらに、gs1;2地上部基部のスクロース量の減少にも着目して解析した。スクロースは、光合成産物かつ炭素の主要な輸送形態である。gs1;2地上部基部では、スクロース合成の律速酵素の遺伝子であるサイトゾル型フルクトース1, 6ビスホスファターゼ2 (cFBP2)の発現量が減少した。cFBP2変異体では、基部のスクロース量および分げつ数が減少した。このことより、cFBP2が分げつ生長において重要な役割を担う可能性が示唆された。この成果は、RICE誌で公表した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2018 2017 2016 Other

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

  • [Journal Article] Outgrowth of rice tillers requires availability of glutamine in the basal portions of shoots2018

    • Author(s)
      Miwa Ohashi, Keiki Ishiyama, Soichi Kojima, Noriyuki Konishi, Kazuhiro Sasaki, Mitsue Miyao, Toshihiko Hayakawa, Tomoyuki Yamaya
    • Journal Title

      Rice

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 31-31

    • DOI

      10.1186/s12284-018-0225-2

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Reduction in sucrose contents by downregulation of fructose-1,6-bisphosphatase 2 causes tiller outgrowth cessation in rice mutants lacking glutamine synthetase1;22018

    • Author(s)
      Miwa Ohashi, Keiki Ishiyama, Miyako Kusano, Atsushi Fukushima, Soichi Kojima, Toshihiko Hayakawa, Tomoyuki Yamaya
    • Journal Title

      Rice

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 65-65

    • DOI

      10.1186/s12284-018-0261-y

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lack of cytosolic glutamine synthetase1;2 activity reduces nitrogen-dependent biosynthesis of cytokinin required for axillary bud outgrowth in rice seedlings2017

    • Author(s)
      Miwa Ohashi, Keiki Ishiyama, Soichi Kojima, Mikiko Kojima, Hitoshi Sakakibara, Tomoyuki Yamaya, Toshihiko Hayakawa
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 印刷中 Issue: 4 Pages: 679-690

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx022

    • Related Report
      2017 Annual Research Report 2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A temporal and spatial contribution of asparaginase to asparagine catabolism during development of rice grains2017

    • Author(s)
      Yui Yabuki, Miwa Ohashi, Fumi Imagawa, Keiki Ishiyama, Marcel Pascal Beier, Noriyuki Konishi, Toshiko Umetsu-Ohashi, Toshihiko Hayakawa, Tomoyuki Yamaya, Soichi Kojima
    • Journal Title

      RICE

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1186/s12284-017-0143-8

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] コメの生産性を規定するアンモニウム同化系酵素の新規な役割2016

    • Author(s)
      大橋美和、小島創一、早川俊彦
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 54 Pages: 867-868

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Cytosolic Glutamine Synthetase1;2 Contributes to Nitrogen-Dependent Biosynthesis of Cytokinin Required for Rice Tillering.2017

    • Author(s)
      大橋美和,石山敬貴,小島創一, 小嶋美紀子, 榊原均, 山谷知行,早川俊彦
    • Organizer
      第3回植物の栄養研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Cytosolic Glutamine Synthetase1;2 Contributes to Nitrogen-Dependent Biosynthesis of Cytokinin Required for Rice Tillering.2017

    • Author(s)
      Miwa Ohashi, Keiki Ishiyama, Soichi Kojima, Mikiko Kojima, Hitoshi Sakakibara, Tomoyuki Yamaya, Toshihiko Hayakawa
    • Organizer
      International Plant Nutrition Colloquium
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] サイトゾル型グルタミン合成酵素1;2を欠損したイネ変異体の分げつの減少はアスパラギンよりもグルタミンの利用可能量の減少に起因する2017

    • Author(s)
      大橋美和,石山敬貴,小島創一,小西範幸,宮尾光恵,山谷知行,早川俊彦
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学 (鹿児島県・鹿児島市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] SEVERE REDUCTION IN THE AXILLARY BUD OUTGROWTH VIA METABOLIC DISORDER IN SEEDLINGS OF THE RICE MUTANT LACKING CYTOSOLIC GLUTAMINE SYNTHETASE1;22016

    • Author(s)
      Miwa Ohashi, Keiki Ishiyama, Miyako Kusano, Atsushi Fukushima, Soichi Kojima, Atsushi Hanada, Toshihiko Hayakawa, Yoshiya Seto, Junko Kyozuka, Shinjiro Yamaguchi, Tomoyuki Yamaya
    • Organizer
      The nitrogen nutrition of plants - Nitrogen2016
    • Place of Presentation
      Montpellier (France)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 植物細胞生化学分野ホームページ

    • URL

      http://www.agri.tohoku.ac.jp/cellbio/index-j.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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