2015 Fiscal Year Research-status Report
ポリアミン分解経路の制御によるストレス耐性植物の作出とその分子基盤の解明
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15K14705
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
草野 友延 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (40186383)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
児島 征司 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (20745111)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 植物 / ストレス / バイオテクノロジー / ポリアミン / ポリアミン酸化酵素遺伝子 / 耐性植物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリアミンはアミノ基を２つ以上もつ鎖状脂肪族化合物の総称である。植物において、ポリアミンの生合成経路やそれらの反応に関わる酵素、さらには各酵素をコードする遺伝子についてはほぼ大筋明らかにされてきた。近年、ポリアミンの分解経路に関与するポリアミン酸化酵素について研究が盛んに行われている。シロイヌナズナには、５つのポリアミン酸化酵素遺伝子の存在が知られており、それぞれAtPAO1,AtPAO2,AtPAO3,AtPAO4そしてAtPAO5と呼ばれている。このうちAtPAO2,AtPAO3とAtPAO4の３つの遺伝子産物は植物細胞内でパーオキシゾームに存在すること、他のAtPAO1とAtPAO5の遺伝子産物は細胞質に存在すること、が申請者のグループを含めた研究グループによって明らかにされている。
本申請研究では、これら５つのPAO遺伝子が非生物的ストレスとそのように関わっているかを明らかにするために各遺伝子のT-DNA挿入シロイヌナズナ系統を用いて解析を行った。単一PAO遺伝子の遺伝子破壊株では、野生株と比較して塩ストレスに対する反応性に違いが見られなかった。そこで上述の各酵素の細胞内局在性を勘案し、Atpao1 Atpao5とAtpao2 Atpao4の２つの２重変異体を作出した。塩ストレスに対し後者は野生株と同等の感受性を示した、一方前者は耐性形質を示した。興味深いことに、Atpao１ Atpao５変異体は乾燥ストレスに対しても耐性となった。
Atpao１ Atpao５変異体では、野生株やAtpao2 Atpao4変異体と比べ、活性酸素種の産生量が低下すること、また塩ストレス時に重要な役割を持つ遺伝子群の発現が更新していることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上述の成果を、国内学会で口頭発表し、さらに国際誌（後述）に公表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、MACE (Massive Analysis of cDNA Ends)法を用いてAtpao1 pao5変異株が示した塩および乾燥耐性形質の分子基盤を明らかにする予定である。
また上述のようにatpao1 Atpao5では過酸化水素とスーパーオキシドラジカルのストレス時の産生量が低下していた。この点についても活性酸素種消去系酵素群の挙動等についても解析を行う予定である。
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