Development of novel breeding techniques using cytoplasmically localized isoforms with unknown functions

• Project/Area Number: 18K14444
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
• Research Institution: Setsunan University (2020); Kyushu University (2018-2019)
• Principal Investigator: USHIJIMA TOMOKAZU 摂南大学, 農学部, 講師 (50815058)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 転写開始点選択 / 遺伝子発現制御 / 環境シグナル伝達 / フィトクロム / 光環境応答 / 光受容体 / タンパク質局在 / 植物 / シグナル伝達 / 環境応答

Outline of Final Research Achievements

To verify that the light-dependent regulation of transcription start sites discovered in Arabidopsis also exists in rice and tomato, which are practical plants, we performed transcription start site analysis (TSS-seq analysis) using next-generation sequencers for rice and tomato, and found that the light-dependent regulation of transcription start sites also exists in rice and tomato. We found that light-dependent regulation of transcription start sites also exists in rice and tomato.
In addition, we have constructed and prepared binary vectors for the transformation of genes that produce cytoplasmic isoforms by light-dependent transcription start site regulation in rice.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

イネやトマトでも光依存的な転写開始点制御が行われていたことから、環境に応答したゲノムワイドな転写開始点の制御が様々な植物で行われていることが示唆された。このことから、様々な植物種で環境変化に応答した転写開始点制御によって機能未知の細胞質局在型アイソフォームが生じると考えられる。これらの機能未知の細胞質局在型アイソフォームは植物の環境への適応に働いていると考えられ、環境ストレスへの耐性の付与を目的とした育種への利用が期待される。

Research Products

• [Presentation] 光受容体フィトクロムによるゲノムワイドな転写開始点制御の発見 (2020)
  • Author(s): 牛島智一
  • Organizer: 第59回植物バイテクシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] フィトクロムの転写開始点制御によって生じる細胞質局在型アイソフォームの機能解明 (2019)
  • Author(s): 阿久根 清羅、牛島 智一、松下 智直
  • Organizer: 育種学会 第136回講演会（近畿大学）
• [Presentation] フィトクロムの転写開始点制御によって生じる細胞質局在型アイソフォームの機能解析法の検討 (2019)
  • Author(s): 阿久根 清羅、牛島 智一、松下 智直
  • Organizer: 九州育種談話会 第14回講演会（東海大学）
• [Presentation] 植物での赤色光シグナル下での転写開始点制御と重複遺伝子の代替的役割 (2019)
  • Author(s): 江副 晃洋、牛島 智一、Zhang Ping、You－Liang Cheng、Shih-Long Tu、鈴木 穣、阿久根 清羅、白井 一正、松下 智直、花田 耕介
  • Organizer: 日本分子生物学会 第42回年会（福岡）
• [Presentation] Phytochrome induces genome-wide changes in alternative promoter selection to modulate protein localization (2018)
  • Author(s): Tomokazu Ushijima, Kousuke Hanada, Tomonao Matsushita
  • Organizer: 1st Asia-Oceania International Congress on Photosynthesis
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 赤色光受容体フィトクロムによるゲノムワイドな転写開始点制御 (2018)
  • Author(s): 牛島 智一, 花田 耕介, 松下 智直
  • Organizer: 日本育種学会 第134回講演会