Characterization of a Chlamydomonas low-TAG accumulation mutant tar1-1 in nitrogen-deficient conditions

• Project/Area Number: 25850068
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Applied biochemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: KAJIKAWA Masataka 京都大学, 生命科学研究科, 助教 (40594437)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 環境応答 / 栄養欠乏応答 / 植物生理学 / 光合成 / 脂質代謝 / トリアシルグリセロール / 代謝工学 / 藻類バイオテクノロジー / 植物分子生物学 / 藻類分子育種

Outline of Final Research Achievements

Although microalgae accumulate triacylglycerol (TAG) in response to N-deficient (-N) conditions, the regulatory mechanisms are poorly understood. I identified a kinase, TAG accumulation regulator 1 (TAR1), which is a member of dual-specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinase family in a green alga, Chlamydomonas reinhardtii. Kinase domain of TAR1 demonstrated auto- and trans-phosphorylation activities. A tar1-1 mutant accumulated TAG to levels 0.1-fold of those of a wild-type strain in -N conditions. In -N conditions, tar1-1 maintained chlorophyll and photosynthetic activity. In -N conditions, global changes in expression levels of -N responsive genes in N assimilation and tetrapyrrole metabolism were noted between tar1-1 and wild-type cells. These results indicated that TAR1 is a regulator of TAG accumulation in -N conditions, and it functions in cell growth and repression of photosynthesis in -N conditions.

Research Products

• [Journal Article] Accumulation of Squalene in a Microalga Chlamydomonas reinhardtii by Genetic Modification of Squalene Synthase and Squalene Epoxidase Genes (2015)
  • Author(s): Masataka Kajikawa, Seiko Kinohira, Akira Ando, Miki Shimoyama, Misako Kato, Hideya Fukuzawa
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 10 Issue: 3 Pages: e0120446-e0120446
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120446
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Arachidonic acid-dependent carbon-eight volatile synthesis from wounded liverwort (Marchantia polymorpha) (2015)
  • Author(s): Kihara, H., Tanaka, M., Yamato, K.T., Horibara, A., Yamada, A., Kita, S., Ishizaki, K., Kajikawa, M., Fukuzawa, H., Kohchi, T., Akakabe, Y. and Matsui, K.
  • Journal Title: Phytochemistry Volume: 107 Pages: 42-49
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2014.08.008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Isolation and characterization of novel high-CO2-requiring mutants of Chlamydomonas reinhardtii (2014)
  • Author(s): Wang, L., Yamano, T., Kajikawa, M., Hirono, M., Fukuzawa, H.
  • Journal Title: Photosynth. Res. Volume: 121 Issue: 2-3 Pages: 175-184
  • DOI: 10.1007/s11120-014-9983-x
  • NAID: 120005385881
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of fertilization in on cesium concentration of rice grown in paddy field in Fukushima prefecture at 2011 and 2012. (2014)
  • Author(s): Ohmori Yoshihiro, Kajikawa Masataka, Nishida Sho, Tanaka Nobuhiro, Kobayashi Natsuko, Tanoi Keitaro, Furukawa Jun, Fujiwara toru
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 127 Issue: 1 Pages: 67-71
  • DOI: 10.1007/s10265-013-0618-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Difference in cesium accumulation among rice cultivars grown in the paddy field in Fukushima Prefecture in 2011 and 2012. (2014)
  • Author(s): Ohmori Yoshihiro, Nishida Sho (42名中9番目), et al.
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 127 Issue: 1 Pages: 57-66
  • DOI: 10.1007/s10265-013-0616-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Roles of Pollen-Specific Boron Efflux Transporter, OsBOR4, in the Rice Fertilization Process. (2013)
  • Author(s): Tanaka N, Uraguchi S, Saito A, Kajikawa M, Kasai K, Sato Y, Nagamura Y, and Fujiwara T
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 54(12) Issue: 12 Pages: 2011-2019
  • DOI: 10.1093/pcp/pct136
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 実用珪藻Chaetoceros gracilisにおける代謝工学：リシノール酸生産株の作出と蓄積条件の検討 (2015)
  • Author(s): 安部 竜樹、梶川 昌孝、伊福 健太郎、小川 純、福澤 秀哉
  • Organizer: 日本農芸化学会2015年度大会
  • Place of Presentation: 岡山大学 津島キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 窒素栄養欠乏下における緑藻クラミドモナスの脂質蓄積異常変異体tar1-1の解析 (2015)
  • Author(s): 梶川 昌孝、椹木 裕里、新川 はるか、山野 隆志、安藤 晶、加藤 美砂子、廣野 雅文、佐藤 直樹、福澤 秀哉
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学 世田谷キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-15 – 2015-03-18
• [Presentation] トリアシルグリセロールおよびデンプン蓄積の新奇制御因子 TAR1 の単離と機能解析 (2014)
  • Author(s): 梶川 昌孝、椹木 裕里、新川 はるか、山野 隆志、安藤 晶、加藤 美砂子、廣野 雅文、佐藤 直樹、福澤 秀哉
  • Organizer: 第27回 植物脂質シンポジウム
  • Place of Presentation: 静岡市産学交流センター
  • Year and Date: 2014-11-28 – 2014-11-29
• [Presentation] トリアシルグリセロールおよびデンプン蓄積の新奇制御因子TAR1の単離 (2014)
  • Author(s): 梶川 昌孝、椹木 裕里、新川 はるか、山野 隆志、安藤 晶、加藤 美砂子、廣野 雅文、佐藤 直樹、福澤 秀哉
  • Organizer: 第11回 クラミドモナス研究会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザかるぽーと
  • Year and Date: 2014-10-03 – 2014-10-04
• [Presentation] セルソーターを用いた光独立栄養条件下における脂質蓄積異常変異株の解析 (2014)
  • Author(s): 新川 はるか、梶川 昌孝、福澤 秀哉
  • Organizer: 第11回 クラミドモナス研究会
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザかるぽーと
  • Year and Date: 2014-10-03 – 2014-10-04
• [Presentation] Characterization of low-TAG accumulating mutant in Chlamydomonas reinhardtii (2014)
  • Author(s): 1.Masataka Kajikawa, Yuri Sawaragi, Haruka Shinkawa, Takashi Yamano, Masafumi Hirono, Naoki Sato, Hideya Fukuzawa
  • Organizer: 16th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
  • Place of Presentation: Pacific Grove, CA, USA
  • Year and Date: 2014-06-08 – 2014-06-13
• [Presentation] セルソーターを用いたクラミドモナス脂質低蓄積変異株の単離と解析 (2014)
  • Author(s): 梶川 昌孝、椹木 裕里、新川 はるか、古谷 憲一、山野 隆志、廣野 雅文、福澤 秀哉
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] 遺伝子改変によるスクアレン蓄積緑藻の作出 (2013)
  • Author(s): 木平 成子、梶川 昌孝、福澤 秀哉
  • Organizer: 日本植物細胞分子生物学会（札幌）大会・シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] Cah4-Luc株を用いたランダム遺伝子挿入によるCCM新規調節因子の探索 (2013)
  • Author(s): 古谷 憲一、久保 雄昭、梶川 昌孝、福澤 秀哉
  • Organizer: 日本植物学会第77大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] セルソーターを用いた脂質蓄積異常変異株の単離 (2013)
  • Author(s): 梶川 昌孝、椹木 祐里、古谷 憲一、新川 はるか、山野 隆志、福澤 秀哉
  • Organizer: ユーグレナ研究会第29回研究集会
  • Place of Presentation: 筑波大学
• [Presentation] セルソーターを用いた脂質蓄積異常変異株の単離 (2013)
  • Author(s): 椹木 祐里、新川 はるか、山野 隆志、梶川 昌孝、福澤 秀哉
  • Organizer: 第10回クラミドモナス研究会
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所
• [Presentation] スクアレンシンターゼを過剰発現させたクラミドモナスにおける代謝系の解析 (2013)
  • Author(s): 安藤晶、下山未希、梶川昌孝、福澤秀哉、加藤美砂子
  • Organizer: 第10回クラミドモナス研究会
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所
• [Remarks] 京都大学教育研究活動データベース
  • URL: http://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/vE2bQ
• [Patent(Industrial Property Rights)] 珪藻の新規形質転換ベクターおよびその含有するプロモーター配列 (2014)
  • Inventor(s): 伊福健太郎、菓子野康浩、福澤秀哉、梶川昌孝、小川順
  • Industrial Property Rights Holder: 伊福健太郎、菓子野康浩、福澤秀哉、梶川昌孝、小川順
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-182607
  • Filing Date: 2014-09-08