2019 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of IRE1 activation mechanism for seed development and development of seed biomass modification technology
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17K07610
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
三柴 啓一郎 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (70390888)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 小胞体ストレス応答 / 遺伝子導入 / 種子 / シロイヌナズナ / ゲノム編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は改変IRE1遺伝子を導入した組換え体の解析により、種子発達におけるIRE1の活性化機構を解明し、その生理的意義を明らかにし、さらに種子の巨大化現象を応用して、IRE1の制御による種子バイオマス改変技術の開発を目指すものである。
本年度は引き続きセンサードメインを持たないシロイヌナズナIRE1C遺伝子に着目し解析を行った。シロイヌナズナは、IRE1AとIRE1B遺伝子の他にセンサードメインが無いIRE1C遺伝子を持つが、その機能は不明であった。申請者がIRE1Cの欠損変異体（ire1c）を調査したところ、IRE1C はUPRに関与しないが、三重変異体（ire1a/b/c）は致死になることを見出した。さらに、ire1c変異をヘテロに持つire1a/b変異体は、花粉形成や生育が抑制された。この変異体に、センサードメインを欠失させた改変IRE1B（ΔSD）遺伝子を導入したところ、花粉形成や生育が回復した。申請者はさらにire1a/c二重変異体において、IRE1B遺伝子のセンサー領域をゲノム編集により欠損させた変異体を作出した。この変異体のIRE1BやΔSDは、小胞体ストレスでは活性化されないが、膜脂質を飽和化させるグリセロール処理によりRIDDが生じたことから、センサードメイン非依存的なIRE1活性化が植物の正常な発達に関与することを示した。
申請者はまた、IRE1A/BのセンサードメインやRNaseドメインを欠損させたIRE1遺伝子を、ire1a/b変異体に再導入した組換えシロイヌナズナを作出し、種子のサイズを解析した。その結果、IRE1BやΔSDを再導入した系統で種子サイズが野生型並みに回復していたが、RNase欠損系統では回復が認められなかった。さらに、IRE1B再導入系統の一部で種子の巨大化が認められたが、この系統の次世代においても同様の形質が確認された。
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