植物の胚形成過程におけるイノシトール高次リン酸化合物の役割

• Project/Area Number: 20658002
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Breeding science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉田 薫 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 准教授 (70183994)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2010: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2009: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2008: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: フィチン酸 / イノシトールリン酸 / イノシトールピロリン酸 / 発生・分化 / 胚発生 / 植物

Research Abstract

動物細胞において様々な生理作用を持つイノシトール高次リン酸化合物の植物における機能、特に胚発生における役割を明らかにすることを目的とした。本研究では、酵母のイノシトール高次リン酸合成酵素であるKCS1とVIP1のイネホモログを探索し、その機能を明らかにすることを目指した。
1.KCS1ホモログの解析
KCS1のイノシトール結合領域のアミノ酸配列に相同性の高い配列を持つイネ遺伝子として、OsIPK2やイノシトール三リン酸キナーゼの一種OsITPKが存在する。酵母のkcs1変異体でこれらイネ遺伝子を発現させたところ、OsITPK-6がKCS1遺伝子の働きを相補することがわかった。OsITPK-6遺伝子の植物での発現を調べたところ、根や葉以外に、登熟中の胚やアリューロン層で発現することがわかった。
2.VIP1ホモログの解析
酵母のVIP1に相同な配列を持つイネ遺伝子OsVIP1-1とOsVIP1-2の発現パターンを調べたところ、OsVIP-1が種子胚で高い発現を示した。そこで、OsVIP1-1の機能を明らかにするため、OsVIP1-1の過剰発現イネと発現抑制イネを作出したが、表現型に大きな変化は認められなかった。
酵母同様、イネでもOsVIP1が各種のストレス応答に関与するかを調べたところ、塩ストレスやリン欠ストレスに対してOsVIP1-2が応答することが明らかとなり、植物においてもストレスに際してOsVIP1が生成するイノシトール高次リン酸が何らかの機能を有している可能性を指摘できた。

Research Products

• [Journal Article] A novel endosperm transfer cell-containing region-specific gene and its promoter in rice. (2011)
  • Author(s): Kuwano, M., Masumura, T., Yoshida, K.T.
  • Journal Title: Plant Molecular Biology Volume: 76 Pages: 47-56
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential effects of a transgene to confer low phytic acid in caryopses located at different positions in rice panicles. (2009)
  • Author(s): Kuwano M., Takaiwa F., Yoshida KT
  • Journal Title: Plant Cell Physiology Volume: 50 Pages: 1387-1392
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of stable `low phytic acid' transgenic rice through antisense repression of the 1D-myo-inositol 3-phosphate synthase gene (RINO1) using the 18-kDa oleosin promoter. (2009)
  • Author(s): Kuwano, M., Mimura, T., Takaiwa, F, Yoshida, K.T.
  • Journal Title: Plant Biotechnology Journal 7 Pages: 96-105
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 低フィチン米の原因遺伝子、ABCトランスポーターのOsMRP13の発現解析 (2010)
  • Author(s): 松原千枝・中島優典・吉田薫
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 秋田県立大学
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] 種子登熟過程における金属元素の動態とフィチン酸の役割 (2010)
  • Author(s): 岩井徹・高橋美智子・寺田靖子・吉田薫
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 秋田県立大学
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] アリューロン層特異的発現を誘導するプロモーターの開発に向けて (2010)
  • Author(s): 石橋侑子・桑野美緒・吉田薫
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 秋田県立大学
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] イネ高無機リン種子変異体hipの原因遺伝子の同定 (2009)
  • Author(s): 中島優典・作山麻衣子・吉田薫
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] イノシトールリン酸代謝におけるイネイノシトール三リン酸キナーゼの役割 (2009)
  • Author(s): 米野浩一・下川哲也・吉田薫
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] イノシトール一リン酸合成酵素の過剰発現による塩ストレス耐性及びバイオマスの向上 (2009)
  • Author(s): 古賀亘・宮本正薫・吉田薫
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] 組換え低フィチン米における穂の着生位置による導入遺伝子効果の差異 (2008)
  • Author(s): 桑野美緒・高岩文雄・吉田薫
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 滋賀県立大学
  • Year and Date: 2008-10-10
• [Presentation] 18kDaオレオシンプロモーターを利用したフィチン酸生合成制御による低フィチン米 (2008)
  • Author(s): 桑野美緒・高岩文雄・吉田薫
  • Organizer: 日本育種学会
  • Place of Presentation: 明治大学
  • Year and Date: 2008-03-29