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2014 Fiscal Year Annual Research Report

植物の発生、成長および分化におけるポリアミンの役割の解明

Research Project

Project/Area Number 13J05682
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

金 東煜  東北大学, 大学院生命科学研究科, 特別研究員(PD)

Keywords植物 / ポリアミン / ポリアミン酸化酵素 / サーモスペルミン / 恒常性 / 生長
Outline of Annual Research Achievements

シロイヌナズナには5つのポリアミン酸化酵素遺伝子(Polyamine oxidase, PAO)の存在が知られ、AtPA01~AtPA05と呼称されている。これまでの研究により、AtPA01~AtPA04までの特徴づけがなされていた。本研究では、AtPA05の特徴づけと植物における生理的役割を明らかにすることを目的とした。組換えAtPA05酵素は酸性側(pH 6.5)ではサーモスペルミンを、よりアルカリ性側(pH 7.5)ではスペルミンを共にスペルミジンに変換する逆変換型の活性であること、従って、シロイヌナズナの5種のPAO酵素は全て逆変換型であること、を明らかにした。今年度、T-DNAの挿入によりAtPA05の機能を欠失した2つのシロイヌナズナ系統(Atpao5-1、Atpao5-2)を用いて、AtPAO5の機能に迫ることを試みた。野生株と比べ、Atpao5-1、Atpao5-2ではプトレシン、スペルミジンそしてスペルミン含量はほぼ同程度であったが、サーモスペルミン含量が約2倍となっていた。さらに、低濃度のサーモスペルミン含有培地に播種するとAtpao5-1、Atpao5-2の地上部の生育が阻害されることを見出した。根部の伸長には野生型との間に差異が見られなかった。この現象は、サーモスペルミン特異的であり、20倍量のスペルミン、200倍量のスペルミジンやプトレシン含有培地でも野生型との生育の差異は見られなかった。Atpao5-2に野生型由来のAtPA05遺伝子を導入した形質転換植物では、上記のサーモスペルミンによる生育阻害が回復することも確認した。Atpao5-1とAtpao5-2は、野生型に比べ栄養成長期から生殖成長期への移行が著しく遅れることも明らかにした。これらの知見は、サーモスペルミン代謝の重要性を強く支持する結果と言える。

Research Progress Status

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (1 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Polyamine oxidase 5 regulates Arabidopsis thaliana growth through a thermospermine oxidase activity.2014

    • Author(s)
      Kim DW, Watanabe K, Murayama C, Izawa S, Niitsu M, Michael AJ, Berberich T, Kusano T
    • Journal Title

      Plant Physiology

      Volume: 165 Pages: 1575-1590

    • DOI

      10.1104/pp.114.242610

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] POLYAMINE OXIDASE I from rice (Oryza sativa) is a functional ortholog of Arabidopsis POLYAMINE OXIDASE 5.2014

    • Author(s)
      Liu T, Kim DW, Niitsu M, Berberich T, Kusano T
    • Journal Title

      Plant Signaling & Behavior

      Volume: 9 Pages: e29773

    • DOI

      10.4161/psb.29773

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Polyamine oxidase 7 is a terminal catabolism-type enzyme in Oryza sativa and is specifically expressed in anthers.2014

    • Author(s)
      Liu T, Kim DW, Niitsu M, Maeda S, Watanabe S, Kamio Y, Berberich T, Kusano T
    • Journal Title

      Plant Cell Physiology

      Volume: 55 Pages: 1110-1122

    • DOI

      10.1093/pcp/pcu047

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Arabidopsis mutant plants with diverse defects in polyamine metabolism show unequal sensitivity to exogenous cadaverine probably based on their spermine content.2014

    • Author(s)
      Liu T, Dobashi H, Kim DW, Sagor GHM, Niitsu M, Berberich T, Kusano T
    • Journal Title

      Physiol Mol Biol Plants

      Volume: 20 Pages: 151-159

    • DOI

      10.1007/s12298-014-0227-5

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] イネのポリアミン酸化酵素の多様性2015

    • Author(s)
      草野友延, 金東煜, 刘太波, 井澤翔, 新津勝, Thomas Berberich, 児島征司
    • Organizer
      日本ポリアミン学会
    • Place of Presentation
      東京海洋大学
    • Year and Date
      2015-01-19
  • [Book] Polyamine : A universal molecular nexus for growth, survival and specialised metabolism. Chapter 6. Polyamine catabolism in plants.2014

    • Author(s)
      Kusano T, Kim DW, Liu T, Berberich T
    • Total Pages
      12
    • Publisher
      Springer
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ige.tohoku.ac.jp/outou/index-j.html

URL: 

Published: 2016-06-01  

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