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Understanding the molecular mechanisms behind the multiple layers of epigenetic regulation by DNA demethylases in rice.

Research Project

Project/Area Number 19K05974
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

Ono Akemi  横浜市立大学, 木原生物学研究所, 特任助教 (90732826)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsエピジェネティクス / DNAメチル化 / DNA脱メチル化酵素 / 胚乳発生 / トランスポゾン / イネ胚乳発生
Outline of Research at the Start

植物種子の胚乳は胚を支える組織であり、穀類においては農業形質の価値を決める重要な組織である。種間・倍数体間交雑における生殖隔離の場でもあり、進化的にも大きな役割を果たしている。このような胚乳の多様な役割にはジェネティックな制御に加え、エピジェネティックな制御、特にDNA脱メチル化による遺伝子発現制御が様々な形で関わることが示唆されている。本研究課題は、イネを材料に用いてDNA脱メチル化酵素の基質特異性、相互作用因子を明らかにすることで、胚乳における多様なエピジェネティック制御の仕組みの一端を理解していく。

Outline of Final Research Achievements

To understand the molecular mechanisms that specify the function of rice DNA demethylases, I performed the genomic and biochemical approaches. I found that transposons, which would be the targets of DNA demethylases, in rice genome, dynamically expressed during the rice endosperm development. In the DNA demethylases mutants, the expression patterns of transposons were changed, and the differences of the expression patterns varied between mutants. Meanwhile, I designed the constructions which express DNA demethylases with FLAG/HA tag and produced transgenic rice plants expressing each DNA demethylase with tag. I started biochemical analysis to explore the factors which interact with the rice DNA demethylases.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

胚乳は胚の生育を支える栄養を供給するとともに、穀類においては農業形質を決める重要な組織である。また種間・倍数体間交雑における生殖隔離の場でもあり、進化的な役割も大きい。このような胚乳の多様な役割の背景には、エピジェネティックな制御が不可欠であるがその分子機構の理解は限られている。分子機構の解明に直接関わる成果とともに、エピジェネティック修飾をはじめとする胚乳発生に伴う様々な情報の蓄積、ゲノムワイドシーケンスや生化学実験等における方法論の確立・改良、変異体やタグ付きタンパク発現イネなどの実験材料の拡充といった成果も含めて、胚乳の成り立ちや役割の理解、育種への利用へと貢献することを期待している。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022 2021 2019

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Temporal changes in transcripts of miniature inverted-repeat transposable elements during rice endosperm development2022

    • Author(s)
      Hiroki Nagata, Akemi Ono, Kaoru Tonosaki, Taiji Kawakatsu, Yutaka Sato, Kentaro Yano, Yuji Kishima, Tetsu Kinoshita
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 109 Issue: 5 Pages: 1035-1047

    • DOI

      10.1111/tpj.15698

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mutation of the imprinted gene OsEMF2a induces autonomous endosperm development and delayed cellularization in rice2021

    • Author(s)
      Tonosaki Kaoru、Ono Akemi、Kunisada Megumi、Nishino Megumi、Nagata Hiroki、Sakamoto Shingo、Kijima Saku T、Furuumi Hiroyasu、Nonomura Ken-Ichi、Sato Yutaka、Ohme-Takagi Masaru、Endo Masaki、Comai Luca、Hatakeyama Katsunori、Kawakatsu Taiji、Kinoshita Tetsu
    • Journal Title

      The Plant Cell

      Volume: 33 Pages: 85-103

    • DOI

      10.1093/plcell/koaa006

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Epigenetics and plant reproduction: Multiple steps for responsibly handling succession2021

    • Author(s)
      Ono Akemi、Kinoshita Tetsu
    • Journal Title

      Current Opinion in Plant Biology

      Volume: 61 Pages: 102032-102032

    • DOI

      10.1016/j.pbi.2021.102032

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] DNA demethylation by ROS1a in rice vegetative cells promotes methylation in sperm2019

    • Author(s)
      Kim M. Yvonne、Ono Akemi、Scholten Stefan、Kinoshita Tetsu、Zilberman Daniel、Okamoto Takashi、Fischer Robert L.
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 印刷中 Issue: 19 Pages: 9652-9657

    • DOI

      10.1073/pnas.1821435116

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ミトコンドリア内膜に存在するOsATM3の解析2023

    • Author(s)
      矢口杏珠、丸岡博、小野明美、殿崎薫、遠藤真咲、木下晢
    • Organizer
      日本育種学会 第143回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] WGBSとEM-seqの比較~イネ胚乳におけるDNAメチル化解析に向けて~2023

    • Author(s)
      上地真子、浅井一希、殿崎薫、小野明美、木下晢
    • Organizer
      日本育種学会 第143回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Unique heterochromatin landscape in the rice endosperm.2022

    • Author(s)
      T. Kawakatsu, H. Nishida, H. Nagata, A. Ono, K. Tonosaki, T. Kinoshita
    • Organizer
      The 2022 Cold Spring Harbor Asia Conference Integrative Epigenetics in Plants
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multiple-layers of epigenetic controls in the genomic imprinting during rice endosperm development.2022

    • Author(s)
      K. Tonosaki, A. Ono, H. Furuumi, Y. Sato, T. Kawakatsu, T. Kinoshita
    • Organizer
      The 2022 Cold Spring Harbor Asia Conference Integrative Epigenetics in Plants
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] イネ胚乳におけるMERMITE18Bトランスポゾンサブファミリーの転写と転写制御機構2021

    • Author(s)
      永田博基, 小野明美, 殿崎薫, 川勝泰二, 木下哲
    • Organizer
      日本分子生物学会 第44回年会(MBSJ2021)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] イネ胚乳発生を制御するポリコーム複合体の標的遺伝子の同定2021

    • Author(s)
      殿崎薫、小野明美、古海弘康、野々村賢一、佐藤豊、遠藤真咲、Luca Comai、畠山勝徳、川勝泰二、木下哲
    • Organizer
      日本育種学会春季大会(第139回講演会)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Functional analysis of OsEMF2a in rice endosperm development2019

    • Author(s)
      Megumi Nishino, Kaoru Tonosaki, Megumi Kunisada, Akemi Ono, Tetsu Kinoshita
    • Organizer
      17th International Symposium on Rice Functional Genomics
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] イネの鉄硫黄クラスター合成経路遺伝子OsATM3 の機能解析2019

    • Author(s)
      丸岡博、小野明美、永田博基、遠藤真咲、三上雅史、木下哲
    • Organizer
      日本育種学会秋季大会(第136回講演会)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] イネ種間雑種胚乳におけるインプリントーム解析2019

    • Author(s)
      殿崎 薫、 川勝 泰二、 小野 明美、 古海 弘康、 野々村 賢一、 Comai Luca、 木下 哲
    • Organizer
      日本育種学会秋季大会(第136回講演会)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 自律的胚乳発生を示すOsEMF2aの形態学的解析2019

    • Author(s)
      国定 愛美,殿崎 薫,西野 愛,小野 明美,木下 哲
    • Organizer
      日本育種学会秋季大会(第136回講演会)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] イネ胚、胚乳発生時におけるTEのサブクラス特異的な発現2019

    • Author(s)
      永田博基 、小野明美 、福田友一 、貴島祐治 、矢野健太郎 、木下哲
    • Organizer
      第13回エピジェネティクス研究会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] イネにおけるDNA脱メチル化酵素変異体の解析2019

    • Author(s)
      浅井一希、小野明美、永田博基、福田友一、三上雅史、遠藤真咲、木下哲
    • Organizer
      第13回エピジェネティクス研究会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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