2020 Fiscal Year Annual Research Report
| 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 |
16H06468
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
上口 美弥子 (田中美弥子) 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (70377795)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松岡 信 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (00270992)
永江 峰幸 名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 助教 (90735771)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | gibberellin / GID1 / 進化 / X線結晶構造解析 / ジベレリン不活化酵素 / ジベレリン合成酵素 / ジベレリンシグナル伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物ホルモンジベレリン(GA)は、核内受容体GID1により受容され植物の成長を促す。申請者らが、シダ植物の造精器誘導がこのGID1-GAシステムを介することを 明らかにしたように(Science 2014)、GAは元来、生殖ホルモンとして機能していたと考えられる。さらに、我々はシダと被子植物GID1の構造を比較し、GID1と GAの共進化を提案した(Nature 2008). また、GAの不活化と合成酵素との間においては、生殖過程における進化的軍拡競争が起きていることが予想された。以上 の研究背景に基づき、我々はシダから被子植物までの様々な進化段階におけるGID1とGAおよび、GA不活化・合成酵素について構造と活性の相関を調べ、共進化の 分子機構を解析する。そのために、(1)シダから種子植物までの様々な進化段階におけるGID1受容体と多様なGA分子種との構造や結合特性の解析(2) GAの合成・不 活化酵素の結晶化と解析(3)DELLAタンパク質の構造解析(4) 生殖関連アソシエーション解析、を行う。
本年度は、イネの花粉特異的なGA3酸化酵素を主に解析をした。GA3酸化酵素について構造解析に成功し、特に花粉に発現するGA3酸化酵素１が、すべての他の2ODDファミリーに保存されているアミノ酸に変化が起きていることを明らかにした。この酵素の構造の違いにより、イネでは著量な非不活化型ジベレリンが花粉に蓄積することがわかった。この結果、イネはジベレリン依存的デンプン合成経路の活性化が起こり、花粉管の発芽・伸長に有利に働いていると考えられた。このアミノ酸変化は、野生イネが現在の栽培イネに進化する途中、すなわちGGゲノムからFFゲノムになるところで起きており、さらに発現の花粉特異性がその後の進化の中でおきていることを明らかにした。以上のことを論文として、投稿した。
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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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[Presentation] イネの葯に発現するGA3-酸化酵素1の機能と進化的解析2021
Author(s)
河合恭甫, 樫尾徹, 森井南美, 竹原清日, 杉原諒彦, 吉村久子, 伊藤亜矢, 服部将子, 戸田陽介, 小嶋美紀子, 竹林裕美子, 古海弘康, 野々村賢一, 赤木剛士, 榊原均, 北野英己, 松岡信, 上口（田中）美弥子
Organizer
第62回日本植物生理学会年会
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