Epigenetic regulatory mechanisms in seed maturation
Publicly Offered Research
| Project Area | Determining the principles of the birth of new plant species: molecular elucidation of the lock-and-key systems in sexual reproduction |
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| Project/Area Number |
19H04873
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
川勝 泰二 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (30435614)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | イネ / エピゲノム / DNAメチル化 / 胚乳 / 種子 / 種子成熟 |
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| Outline of Research at the Start |
胚乳特異的発現遺伝子のDNA脱メチル化、および、遺伝子発現誘導にDNA脱メチル化酵素が関与しているかを明らかにするために、初期胚乳で強く発現するOsROS1aの機能解析を行う。胚乳特異的発現遺伝子のH3K9me2蓄積パターンダイナミクスを司る因子を明らかにするために、IBM1様ヒストンH3K9脱メチル化酵素およびSU(VAR)3-9様H3K9脱メチル化酵素の機能解析を行う。種子貯蔵タンパク質遺伝子の胚乳特異的発現に必須のbZIP型転写因子RISBZ1のX線結晶構造解析により、RISBZ1が獲得した胚乳特異的遺伝子発現制御機能の分子進化を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 胚乳特異的発現遺伝子のDNAメチル化・脱メチル化に関与する因子の同定
胚乳特異的発現遺伝子の、胚乳以外の組織におけるCHGメチル化はDDM1経路によって制御される。ゲノム編集によって作出したDDM1経路で機能するDNAメチル化酵素CMT2およびCMT3の機能欠損変異体のメチローム解析から、胚乳特異的発現遺伝子（鍵穴）はCMT3（鍵）によって胚乳以外の組織でCHGメチル化を受けることを示した。また、シロイヌナズナのCMT2はCHGメチル化も制御するが、イネCMT2はほとんどCHGメチル化に関与しないこと、RdDM経路とDDM1経路のCMT2およびCMT3が拮抗してCHHメチル化を制御することを発見した。
2. 胚乳特異的発現遺伝子のH3K9me2除去・蓄積に関与する因子の同定
胚乳特異的遺伝子発現にH3K9me2が関与しているかを明らかにするため、胚乳特異的発現遺伝子を「鍵穴」、IBM1様ヒストンH3K9脱メチル化酵素を「鍵」として、JMJ715、JMJ718、JMJ719、JMJ720のノックアウト変異体を作出した。ChIP-seqの結果、jmj715およびjmj718では、H3K9me2もH3K4me1も変化しておらず、これらの因子では機能が冗長的であることが示唆された。
3. 胚乳特異的遺伝子発現を制御する転写因子の解析
種子貯蔵タンパク質遺伝子（鍵穴）の主要な制御因子（鍵）であるRISBZ1に加えて、小胞体ストレス応答のキー転写因子であるOsbZIP39およびOsbZIP60（合鍵）が胚乳特異的発現に必須のGCN4モチーフに結合することを発見した。小胞体ストレスによって種子貯蔵タンパク質遺伝子発現は抑制されるため、RISBZ1とOsbZIP39およびOsbZIP60が拮抗的に種子貯蔵タンパク質遺伝子発現を制御していることが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
