Elucidation and application of mechanisms for increased seed longevity by cuticle thickening

• Project/Area Number: 18K05447
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Oshima Yoshimi 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (00722951)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 種子 / クチクラ / 転写因子 / シロイヌナズナ / 種子寿命 / クチン / ダイズ / 発芽 / ワックス

Outline of Final Research Achievements

Seed longevity allows for high germination rate and healthy shoots which are important for productivity and efficiency of agriculture. This study investigated a role of cuticle covering seed coat surface in the seed deterioration tolerance and the features of cuticle giving seed deterioration tolerance. Three transcription factors regulating seed coat, petal and leaf type cuticle formation were mainly focused. They commonly induced accumulation of thick cuticle and seed deterioration tolerance and the expression of a cluster of genes. We also identified some transcription factors interacting with the transcription factor regulating seed coat cuticle formation. Further study about these genes and transcription factors may lead to develop new technologies for modification of seed coat cuticle.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

種皮の種子寿命における役割は研究されてきたが、寿命延長に関する研究例は少ない。最近、胚乳のクチクラが種子寿命延長に重要であることが報告されたが、種皮のクチクラが果たす役割については世界的に報告がない。本研究で明らかにした種子劣化耐性を付与する転写因子及びクチクラの特徴に関する知見は種子劣化耐性の仕組みを明らかにする上で学術的に重要な知見である。種子劣化耐性の仕組みが明らかになれば短寿命種子の寿命改良、種子作物の品質向上にむけた新たな技術開発につながることが期待できる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Bordeaux Univ./CNRS(フランス)
• [Presentation] The effect of MYB transcription factors regulating cuticle accumulation on water use efficiency. (2021)
  • Author(s): Yoshimi Oshima, Kaoru Urano, Miki Fujita,Frederic Domergue,Kazuo Shinozaki,Nobutaka Mitsuda
  • Organizer: 第62回日本植物生理学会年会
• [Presentation] クチクラ形成を制御する転写因子による種子保存性の改変 (2019)
  • Author(s): 大島 良美、鳴海貴子、金子康子、石川寿樹、川合真紀、高木 優、光田 展隆
  • Organizer: 第37回日本植物細胞分子生物学会
• [Presentation] クチクラ形成制御因子による種子保存性の改変 (2019)
  • Author(s): 大島 良美、鳴海貴子、金子康子、石川寿樹、川合真紀、高木 優、光田 展隆
  • Organizer: 第32回植物脂質シンポジウム
• [Presentation] The transcription factor regulating seed coat cuticle is involved in seed longevity (2019)
  • Author(s): 大島 良美、鳴海貴子、金子康子、石川寿樹、川合真紀、高木 優、光田 展隆
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会
• [Presentation] LATE MERISTEM IDENTITY2 は種子のクチクラ形成と保存性を制御する (2018)
  • Author(s): 大島 良美、鳴海貴子、金子康子、石川寿樹、川合真紀、高木 優、光田 展隆
  • Organizer: 第36回日本植物細胞分子生物学会（金沢）大会
• [Presentation] 転写因子LATE MTERISTEM IDENTITY2によるクチクラ形成と種子保存性の制御 (2018)
  • Author(s): 大島 良美、鳴海貴子、金子康子、石川寿樹、川合真紀、高木 優、光田 展隆
  • Organizer: 第31回植物脂質シンポジウム
• [Presentation] LATE MERISTEM IDENTITY2 regulates cuticle formation on the seed surface and participates in maintaining seed longevity (2018)
  • Author(s): 大島 良美、鳴海貴子、金子康子、石川寿樹、川合真紀、高木 優、光田 展隆
  • Organizer: The 23rd International Symposium on Plant Lipids
• [Patent(Industrial Property Rights)] 種子の劣化を抑制する方法 (2018)
  • Inventor(s): 大島良美、光田展隆
  • Industrial Property Rights Holder: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-504592
  • Filing Date: 2018
  • Acquisition Date: 2020