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植物発生におけるサーモスペルミンの機能の解明

Publicly Offered Research

Project AreaMultidimensional Exploration of Logics of Plant Development
Project/Area Number 26113516
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

高橋 卓  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20271710)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2014: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Keywordsシロイヌナズナ / ポリアミン / 翻訳制御 / 維管束 / 発生分化 / サーモスペルミン / 転写因子 / 発生・分化 / 突然変異
Outline of Annual Research Achievements

維管束木部の過剰な分化を示す,シロイヌナズナの矮性変異株acl5の原因遺伝子は,サーモスペルミン合成酵素をコードする。acl5変異に対するサプレッサー変異株の解析から,サーモスペルミンは転写因子遺伝子SAC51の翻訳を促進して木部分化を抑えていると示唆された。SAC51は,SACL1, 2, 3と合わせて4つからなる遺伝子ファミリーを構成し,いずれもmRNA 5’リーダー領域に,保存されたuORFを持つ。本研究では,サーモスペルミンの作用標的としてSAC51に注目し,サーモスペルミンによる遺伝子の翻訳制御という,植物の新しい発生ロジックの実体解明を目指した。
サプレッサー変異sac57-dの原因遺伝子はSACL3で,sac51-d同様,uORFに点変異がある。しかし,SAC51ファミリーの各遺伝子5’リーダー領域について,GUSレポーターを用いてサーモスペルミン応答性を調べた結果,SAC51, SACL1と異なり,SACL2, SACL3には応答に伴うGUS活性の増加が認められなかった。一方,SAC51はuORFの開始コドンを5’リーダー領域から除いてもサーモスペルミン応答したことから,サーモスペルミンの作用標的がuORFやそのコードするペプチドとは別に,mRNA 5’リーダー領域の二次構造やリボソームRNAである可能性が示唆された。
SAC51ファミリーの各遺伝子の欠損変異株は正常な表現型を示すが,4重変異株は半矮性を示すとともに,サーモスペルミンを過剰蓄積していた。さらに,高濃度のサーモスペルミン添加培地では,野生型の根の木部分化は著しく抑制されるが,4重変異では抑制されず,サーモスペルミン非感受性を示した。この傾向はSAC51, SACL3の欠損二重変異でも認められ,これら2つがサーモスペルミン信号伝達の中心的な仲介因子であると思われる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Chemical control of xylem differentiation by thermospermine, xylemin, and auxin.2016

    • Author(s)
      K. Yoshimoto, H. Takamura, I. Kadota, H. Motose and T. Takahashi
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 21487-21487

    • DOI

      10.1038/srep21487

    • NAID

      120005728629

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] ATML1 and PDF2 Play a Redundant and Essential Role in Arabidopsis Embryo Development.2015

    • Author(s)
      Ogawa, E., Yamada, Y., Sezaki, N., Kosaka, S., Kondo, H., Kamata, N., Abe, M., Komeda, Y., and Takahashi T.
    • Journal Title

      Plant & Cell Physiology

      Volume: 56 Issue: 6 Pages: 1183-1192

    • DOI

      10.1093/pcp/pcv045

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mutations in ribosomal proteins, RPL4 and RACK1, suppress the phenotype of a thermospermine-deficient mutant of Arabidopsis thaliana.2015

    • Author(s)
      Kakehi JI, Kawano E, Yoshimoto K, Cai Q, Imai A, Takahashi T
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 1-18

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0117309

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Thermospermine modulates expression of auxin-related genes in A rabidopsis2014

    • Author(s)
      Wurina Tong
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Metabolism and Chemodiver sity

      Volume: (印刷中) Pages: 94-94

    • DOI

      10.3389/fpls.2014.00094

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] シロイヌナズナのSAC51ファミリーによるサーモスペルミン応答制御2015

    • Author(s)
      蔡青々・本瀬宏康・高橋卓
    • Organizer
      第7回日本ポリアミン学会年会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2015-11-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermospermine represses xylem differentiation by enhancing translation of the SAC51 family mRNAs2015

    • Author(s)
      Q. Cai, H. Fukushima, N. Ishii, T. Sakamoto, T. Kurata and T. Takahashi
    • Organizer
      26th International Conference on Arabidopsis Research
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2015-07-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 木部分化制御におけるサーモスペルミンの作用機構2014

    • Author(s)
      高橋卓・吉本香織・ウリナ・懸樋潤一・本瀬宏康
    • Organizer
      日本植物学会第78回大会
    • Place of Presentation
      明治大学 生田キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Book] Kusano T and Suzuki H (eds) Polyamines: A universal molecular nexus for growth, survival and specialized metabolism.2015

    • Author(s)
      Takahashi T, Tong W
    • Total Pages
      18
    • Publisher
      Springer JP
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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