| Project/Area Number |
23K05150
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
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| Research Institution | Akita National College of Technology |
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Principal Investigator |
クロフツ 尚子 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30583330)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | イネ / 澱粉 / アミロペクチン / スターチシンターゼ |
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| Outline of Research at the Start |
アミロペクチンの枝は隣り合った鎖が二重螺旋構造を形成する。アミロペクチンの枝が長くなると螺旋が長くなり、螺旋をほどく（糊化する）ためにより高い温度が必要となる。また、螺旋が長くなると再会合（老化）しやすくなり、その結果、消化酵素によって消化されにくい構造になると考えられる。一方で、極端に短い枝が多いと可溶性のフィトグリコーゲンとなり、光合成産物の蓄積量が減少し、不稔や収量の激減につながる。
「不稔にならず、種子に十分量の澱粉を蓄積できる最短のアミロペクチンの枝の長さは？」、「そのような澱粉を蓄積するためにはどのようなSSアイソザイムの組合せが必要か？」といった澱粉構造制御機構の詳細を明確にする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
澱粉の主成分であるアミロペクチン鎖を伸長する3種類の主要なスターチシンターゼ（SSI・SSIIa・SSIIIa）の役割と相補作用を明確にし、(1) 澱粉の蓄積に必須なSSアイソザイムはどれか、(2) どのSSアイソザイムがどのような構造のアミロペクチンを形成し、その結果、食味や消化性にどのような変化をもたらするのかを明らかにする。そのため、2023年度は以下の3種類の各SSアイソザイムが欠損したイネ二重変異体を育成し、その完熟種子を用いて澱粉構造解析を行った。
先行研究ではSSIとSSIIIaが欠失し、SSIIaの活性が低下すると不稔になったが、本研究で育成したいずれの二重変異体も稔実したことから、SSI・SSIIa・SSIIIaのいずれかが種子の形成に必須であることが明らかになった。また、各二重変異体の澱粉構造解析より以下のことが考えられる。
①SSIのみが活性をもつss2a ss3aはアミロペクチン短鎖（DP8-12）が増加し、長鎖（DP>30）が減少した。これは、枝作り酵素が形成したDP6-7の分岐鎖をプライマーとして、SSIがDP8-12へ伸長したことを示唆している。また、アミロペクチン長鎖が大幅に減少していたことから、野生型ではSSIIIaが主に担う長鎖合成の一部をSSIIaが相補している可能性が考えられる。
②SSIIaのみが活性をもつss1 ss3aはアミロペクチン短鎖（DP7-10）が減少し、DP12-24が増加した。このことからSSIIaはSSIの働きを相補し、枝作り酵素が形成した枝をプライマーとして伸長することが可能であると考えられる。
③SSIIIaのみが活性をもつss1 ss2aはアミロペクチン短鎖（DP6-8）が増加した。このことから、SSIIIaは枝作り酵素が形成する短い枝を伸長することができないと推測できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年度は洪水に見舞われ、登熟期間が酷暑であったが、最終年度の食味官能試験に必要な種籾を確保することができたから。
また、当初計画した通り、澱粉構造解析も行うことができたから。
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| Strategy for Future Research Activity |
極端な高温は澱粉構造にも若干影響することが知られているため、当初の計画通り2024年度も澱粉構造解析を行い、環境的要因とSSアイソザイムの欠失による影響を明確にする。
2023年度は洪水や酷暑により澱粉構造に影響した可能性があるため、2024年度に得られた結果と大きな差異が見られた場合には2025年度も澱粉構造解析を行う予定である。
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