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Analysis of function and complementary effect of rice starch branching enzymes in various tissues

Research Project

Project/Area Number 20K05961
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
Research InstitutionAkita National College of Technology (2022)
Akita Prefectural University (2020-2021)

Principal Investigator

CROFTS Naoko  秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30583330)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 森田 隆太郎  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (30866075)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 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 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsイネ / 葉鞘 / 澱粉 / 枝作り酵素 / アミロペクチン / アミロース / 枝切り酵素
Outline of Research at the Start

本研究では、イネBE欠失変異体の花粉・葉身・葉鞘の澱粉構造と特性および植物体の生育の詳細を明らかにする。具体的には、花粉・葉身・葉鞘のアミロペクチンの鎖長構造・アミロース含量・難消化性 澱粉含量・澱粉粒の形態および植物体の生育や光合成の詳細を明確にする。特定のBEが欠失すると、他の酵素がどのように相補するのか。それにより、どのような構造の澱粉を蓄積し、植物体にどのような影響を与えるか明確にする。

Outline of Final Research Achievements

In the present study, starch structure of leaf sheath and plant growth of rice BE-deficient mutant lines were analyzed. Capillary electrophoresis using starch purified from leaf sheath showed a reduction in short amylopectin chains with DP 6-15 in be2a and be1 be2a lines. The amylose content of leaf sheath starch was significantly increased in be2a and be1 be2a, 37% and 30%, respectively, compared to 22% in the wild type. In contrast, the leaf sheath starch structure of be1 be2b was similar to that of the wild type, and low in amylose (15%). These results clearly indicate that BEIIa plays an important role in leaf sheath starch biosynthesis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

イネの胚乳においてBEIIbが重要な働きをし、BEIIbが欠失すると胚乳のアミロース含量と難消化性澱粉含量が増加することは知られていた。しかし、BEアイソザイムの欠失が胚乳以外の組織の澱粉構造や特性にどのような影響を与えるかは、これまで検証されていなかった。栄養組織でいかに澱粉を合成・蓄積するかを解明できると、収量の改善や稲わらの飼料への利用などにつながる。本研究の結果から、3種類のBEアイソザイムのなかでもBEIIaが欠失すると、葉鞘のアミロペクチンの短鎖が激減し、アミロース含量が増加することが明らかになり、BEIIaが葉鞘澱粉の生合成に重要な働きをすることが明確になった。

Report

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

    (35 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 9 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] FLOURY ENDOSPERM 6 mutations enhance the sugary phenotype caused by the loss of ISOAMYLASE1 in barley2023

    • Author(s)
      Matsushima Ryo、Hisano Hiroshi、Galis Ivan、Miura Satoko、Crofts Naoko、Takenaka Yuto、Oitome Naoko F.、Ishimizu Takeshi、Fujita Naoko、Sato Kazuhiro
    • Journal Title

      Theoretical and Applied Genetics

      Volume: 136 Issue: 4 Pages: 94-94

    • DOI

      10.1007/s00122-023-04339-5

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Three Starch Synthase IIa (SSIIa) Alleles Reveal the Effect of SSIIa on the Thermal and Rheological Properties, Viscoelasticity, and Eating Quality of Glutinous Rice2023

    • Author(s)
      Nakano Tsukine、Crofts Naoko、Miura Satoko、Oitome Naoko F.、Hosaka Yuko、Ishikawa Kyoko、Fujita Naoko
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Issue: 4 Pages: 3726-3726

    • DOI

      10.3390/ijms24043726

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Starch Biosynthetic Protein Complex Formation in Rice <i>ss2a be2b (</i>+<i>)</i> Double Mutant Differs from Their Parental Single Mutants2022

    • Author(s)
      Ida Tamami、Crofts Naoko、Miura Satoko、Matsushima Ryo、Fujita Naoko
    • Journal Title

      Journal of Applied Glycoscience

      Volume: 69 Issue: 2 Pages: 23-33

    • DOI

      10.5458/jag.jag.JAG-2021_0015

    • ISSN
      1344-7882, 1880-7291
    • Year and Date
      2022-05-25
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  • [Journal Article] Effect of Heading Date on the Starch Structure and Grain Yield of Rice Lines with Low Gelatinization Temperature2022

    • Author(s)
      Crofts Naoko、Hareyama Kaito、Miura Satoko、Hosaka Yuko、Oitome Naoko F.、Fujita Naoko
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Issue: 18 Pages: 10783-10783

    • DOI

      10.3390/ijms231810783

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  • [Journal Article] Improving Agricultural Traits While Maintaining High Resistant Starch Content in Rice2022

    • Author(s)
      Miura Satoko、Narita Maiko、Crofts Naoko、Itoh Yuki、Hosaka Yuko、Oitome Naoko F.、Abe Misato、Takahashi Rika、Fujita Naoko
    • Journal Title

      Rice

      Volume: 15 Issue: 1 Pages: 28-28

    • DOI

      10.1186/s12284-022-00573-5

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    • Author(s)
      Morita Ryutaro、Crofts Naoko、Miura Satoko、Ikeda Ken-ichi、Aoki Naohiro、Fukayama Hiroshi、Fujita Naoko
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 64 Issue: 1 Pages: 94-106

    • DOI

      10.1093/pcp/pcac143

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    • Author(s)
      Nagamatsu S, Wada T, Matsushima R, Fujita N, Miura S, Crofts N, Hosaka Y, Yamaguchi O, Kumamaru T
    • Journal Title

      Plant Molecular Biology

      Volume: 108 Issue: 4-5 Pages: 497-512

    • DOI

      10.1007/s11103-022-01242-3

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    • Author(s)
      Miura Satoko、Crofts Naoko、Hosaka Yuko、Fujita Naoko
    • Journal Title

      Bulletin of Applied Glycoscience

      Volume: 11 Issue: 4 Pages: 180-187

    • DOI

      10.5458/bag.11.4_180

    • ISSN
      2185-6427, 2424-0990
    • Year and Date
      2021-11-20
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  • [Journal Article] Structure and Properties of Starch in Rice Double Mutants Lacking Starch Synthase (SS) IIa and Starch Branching Enzyme (BE) IIb2021

    • Author(s)
      Tamami Ida, Naoko Crofts, Satoko Miura, Ryo Matsushima, Naoko Fujita
    • Journal Title

      Journal of Applied Glycoscience

      Volume: 68 Issue: 2 Pages: 31-39

    • DOI

      10.5458/jag.jag.JAG-2021_0002

    • NAID

      130008050916

    • ISSN
      1344-7882, 1880-7291
    • Year and Date
      2021-06-11
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      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report
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  • [Journal Article] Generation and starch characterization of non-transgenic BEI and BEIIb double mutant rice (Oryza sativa) with ultra-high level of resistant starch.2021

    • Author(s)
      Satoko Miura, Nana Koyama, Naoko Crofts, Yuko Hosaka, Misato Abe, Naoko Fujita
    • Journal Title

      Rice

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 3-3

    • DOI

      10.1186/s12284-020-00441-0

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  • [Presentation] スターチシンターゼ(SS)IIa 遺伝子型が異なる糯変異体系統の作出と澱粉構造解析2022

    • Author(s)
      〇中野月音, クロフツ尚子, 三浦聡子, 保坂優子, 石川匡子, 藤田直子
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      第13回 日本応用糖質科学会東北支部会
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  • [Presentation] 開花時期が低温糊化米の澱粉構造と収量に与える影響2022

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      〇クロフツ尚子, 晴山海斗, 三浦聡子, 保坂優子, 追留那緒子, 藤田直子
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      第71回 日本応用糖質科学会
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      〇三浦聡子, 中村保典, クロフツ尚子, 保坂優子, 藤田直子
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      第71回 日本応用糖質科学会
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  • [Presentation] スターチシンターゼ SS IIa 遺伝子型が異なる糯変異体系統の特性解析2022

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      〇中野月音, クロフツ尚子, 三浦聡子, 追留那緒子, 保坂優子, 石川匡子, 藤田直子
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      第71回 日本応用糖質科学会
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  • [Presentation] 澱粉枝作り酵素 (BE) IIb機能欠損が発芽時のイネ胚乳の代謝生理に及ぼす効果の解析2022

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      〇本田爽太郎,迫田和馬,青木直大,森田隆太郎
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      第71回 日本応用糖質科学会
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  • [Presentation] 米の澱粉生合成にかかわる酵素複合体2022

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      〇クロフツ尚子
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      5)第21回青森糖質研究会
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  • [Presentation] “澱粉枝作り酵素 (BE) IIaとIIbの二重変異体 #1310の単離と胚乳特性解析2021

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      三浦聡子, クロフツ尚子, 保坂優子, 中泉裕子, 藤田直子
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  • [Presentation] スターチシンターゼ(SS)IIa と枝作り酵素(BE)IIb の活性が無い二重変異体米の澱粉構造と特性2021

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      井田圭美, クロフツ尚子, 三浦聡子, 保坂優子, 松島良, 藤田直子
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      第12回 日本応用糖質科学会東北支部会
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      井田圭美, クロフツ尚子, 三浦聡子, 保坂優子, 松島良, 藤田直子
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      第70回 日本応用糖質科学会
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      三浦聡子, クロフツ尚子, 保坂優子, 藤田直子
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  • [Presentation] Starch Properties of non-transgenic BEI and BEIIb double mutant rice with ultra-high level of resistant starch.2021

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      Naoko Fujita, Satoko Mira, Nana Koyama, Naoko Crofts, Yuko Hosaka, Misato Abe
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      Starch Round Table 2021
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      Naoko Crofts, Asaka Domon, Satoko Miura, Yuko Hosaka, Naoko F. Oitome, Koji Noge, Naoko Fujita
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      Starch Round Table 2021
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  • [Presentation] 澱粉生合成過程で形成される酵素複合体の研究2021

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      クロフツ尚子, 井田圭美, 飯塚悠莉子, 三浦聡子, 林真里, 阿部奈津子, 追留那緒子,藤田直子
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      第61回澱粉研究懇談会
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      〇三浦聡子,成田真衣子,伊藤優季,クロフツ尚子,保坂優子,追留那緒子,阿部美里,藤田直子
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      〇森田隆太郎, 高橋陽希, 三浦聡子, クロフツ尚子, 深山浩, 青木直大, 藤田直子
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      第251回 日本作物学会
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      〇クロフツ尚子, 長島桃香, 石川匡子, 藤田直子
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      〇髙橋陽希, 森田隆太郎, 三浦 聡子, クロフツ尚子, 青木直大, 深山浩, 藤田 直子
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      〇三浦聡子, クロフツ尚子, 森田隆太郎, 保坂優子, 追留那緒子, 阿部美里, 藤田直子
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      〇藤田直子, クロフツ尚子, 三浦聡子, 保坂優子, 追留那緒子, 小野雅美, 中村保典
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      第69回 日本応用糖質科学会
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      ◯藤田直子, クロフツ尚子, 三浦聡子, 保坂優子, 追留那緒子, 川本朋彦, 加藤和直, 髙橋竜一, 髙橋 里矢子, 小野雅美, 中村保典
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      第138回 日本育種学会
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      〇三浦聡子, クロフツ尚子, 森田隆太郎, 保坂優子, 追留那緒子, 中泉裕子, 阿部美里, 藤田直子
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      第138回 日本育種学会
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      〇井田圭美, クロフツ尚子, 三浦聡子, 保坂優子, 松島良, 藤田直子
    • Organizer
      第138回 日本育種学会
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  • [Presentation] 〇三浦聡子, 成田真衣子, 伊藤優季, クロフツ尚子, 保坂優子, 追留那緒子, 阿部美里, 藤田直子2020

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      スターチシンターゼ (SS) IIIa /枝作り酵素 (BE) IIb二重変異体にインディカ米由来の遺伝子を導入した#1206系統の戻し交配による農業形質の向上と胚乳澱粉の特性解析
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      第15回東北育種研究集会
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 難消化性澱粉高含有イネ変異体、米粉製造方法、難消化性澱粉製造方法、米粉ゲル製造方法、食品製造方法、及び難消化性澱粉高含有イネ変異体の作出方法2023

    • Inventor(s)
      1)藤田直子、クロフツ尚子、三浦聡子
    • Industrial Property Rights Holder
      1)藤田直子、クロフツ尚子、三浦聡子
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-010264
    • Filing Date
      2023
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URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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