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Efforts to identify embryo-side factors in embryo-endosperm interactions using rice giant embryo mutants.

Research Project

Project/Area Number 20K05975
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 InstitutionKibi International University

Principal Investigator

Hibara Ken-ichiro  吉備国際大学, 農学部, 准教授 (10595713)

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: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsイネ / 胚発生 / 胚乳発生 / 細胞死 / 胚サイズ / 有胚乳種子 / シトクロムP450 / 巨大胚 / 胚-胚乳間相互作用 / 突然変異体
Outline of Research at the Start

本研究は、有胚乳種子中の胚/胚乳比率制御の包括的な理解に向けて、イネ巨大胚変異体(ge変異体)に着目し、(1)LMD (Laser Microdissection)法による胚巨大化に応答して胚盤組織特異的に発現変動する遺伝子の特定、(2)ge変異体の亢進、抑圧変異体の同定・機能解析、という2つのアプローチから解析を実施し、胚ー胚乳間相互作用に関与すると考えられる胚盤組織の役割、巨大胚を引き起こす胚側因子やそのシグナル伝達経路に関わる分子の特定を行う。

Outline of Final Research Achievements

This research project yielded the following three results. (1) Gene expression analysis using LMD identified a group of genes whose expression fluctuates specifically in the scutellum of ge mutants. (2) NGS analyses, complementation studies, and genetic modification by genome editing revealed that the gene responsible for the apd1 mutant, which lacks the scutellum, is the enzyme required for the effective utilization of biotin. (3) Phenotypic and NGS analysis of five lines of ges mutants that suppress the giant embryo phenotype revealed that the causal genes of ges1 and ges2 mutants encode a transcriptional regulator and transporter-like protein, respectively.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

イネ種子において、食用とされる部分は胚乳であるが、胚にはGABAやビタミン類など胚乳に含まれない栄養分や油脂成分が多く含まれるため、胚/胚乳比率の改変は、穀物の栄養成分の増減など様々な応用の可能性を秘めている。今回の解析では胚/胚乳比率の制御機構において胚側要因に着目し、胚乳と接する胚盤形成に関与する因子やGEタンパク質が作用する代謝経路や基質に関与する可能性がある因子を特定することができた。本研究でこれまでは発見されていなかった胚/胚乳比率における胚側要因を複数同定することができたが、これら因子の機能、役割についてはさらに研究を進める必要がある。

Report

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

    (6 results)

All 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] High Ambient Temperatures Inhibit Ghd7-Mediated Flowering Repression in Rice2021

    • Author(s)
      Asanga Deshappriya Nagalla, Noriko Nishide, Ken-Ichiro Hibara, Takeshi Izawa
    • Journal Title

      Plant Cell Physiol.

      Volume: 62(11) Issue: 11 Pages: 1745-1759

    • DOI

      10.1093/pcp/pcab129

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] NARROW AND DWARF LEAF 1, the Ortholog of Arabidopsis ENHANCER OF SHOOT REGENERATION1/DORNROSCHEN, Mediates Leaf Development and Maintenance of the Shoot Apical Meristem in Oryza sativa L2021

    • Author(s)
      Kusnandar Andree S、Itoh Jun-Ichi、Sato Yutaka、Honda Eriko、Hibara Ken-ichiro、Kyozuka Junko、Naramoto Satoshi
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 63 Issue: 2 Pages: 265-278

    • DOI

      10.1093/pcp/pcab169

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Regulation of the plastochron by three MANY-NODED DWARF genes in barley2021

    • Author(s)
      Hibara K-I., Miya M., Benvenuto A. S., Hibara-Matsuo N., Mimura M., Yoshikawa T., Suzuki M., Kusaba M., Taketa S. and Itoh J-I.
    • Journal Title

      PLOS Genetics

      Volume: 未定 Issue: 5 Pages: e1009292-e1009292

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1009292

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] シロイヌナズナ根系構築におけるイネDECUSSATE相同遺伝子WAD1およびWAD2の機能解析2022

    • Author(s)
      東 郁巳, 木村 理沙, 桧原 健一郎, 郷 達明, 間宮 章仁, 三村 徹郎, 近藤 侑貴, 石崎 公庸, 伊藤 純一, 深城 英弘
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] オオムギ多節矮性変異体を用いた葉間期制御に関わる3遺伝子座の同定2021

    • Author(s)
      桧原 健一郎, 味谷 雅之, ベンヴェヌート アキ, 桧原(松尾) 直子, 三村 真生, 吉川 貴徳, スズキ マサハル, 草場 信, 武田 真, 伊藤 純一
    • Organizer
      日本育種学会第139回講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] The effects of ambient temperature to photoperiodic flowering in rice2021

    • Author(s)
      Asanga Deshappriya Nagalla, Ken-ichiro Hibara, Takeshi Izawa
    • Organizer
      日本育種学会第139回講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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

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