2017 Fiscal Year Research-status Report
オートファジー制御による作物の稔性・品質低下の克服
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17K19274
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
朽津 和幸 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (50211884)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
来須 孝光 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 研究員 (50422499)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | オートファジー制御 / 活性酸素種 / 澱粉粒 / 澱粉代謝 / α-アミラーゼ / プログラム細胞死 / タペート / プロテインボディ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の花粉成熟過程において、葯のタペート細胞のプログラム細胞死(PCD)が決定的に重要であり、その不全は不稔を誘導し、農業上も重要な問題となる。ROS生成がタペートPCD制御の鍵転写因子EAT1により制御される可能性を検証した。2種のROS検出プローブを用いた解析により、葯発達ステージ9-11におけるROSの一種であるスーパーオキシドアニオンラジカルの蓄積を解析した。一方、オートファジー可視化マーカータンパク質をタペート細胞特異的に発現させた形質転換イネを利用し、ステージ10付近におけるオートファジー誘導を観察した。葯特異的なROS生成酵素の変異体を用いて、オートファジー誘導レベルを野生型と比較解析を進めることで、タペート細胞内のROS生成およびオートファジー誘導の関連性の検証を進めた。
オートファジー欠損変異体の種子の澱粉粒・プロテインボディの形態・澱粉や糖等の代謝産物を解析した。遺伝学的解析により、胚乳内と親側のどちらのオートファジーが種子の登熟不全に関与するのかの解析を進めた。種子及び登熟過程各期の胚乳のプロテオーム解析、トランスクリプトーム解析、α-アミラーゼ抗体を用いたウエスタンブロット、活性評価を行い、澱粉の合成・分解系等の代謝関連酵素群のタンパク質・遺伝子発現を網羅的に比較解析した。オートファジー欠損変異体において、胚乳発達過程における胚乳・上位葉における糖・澱粉代謝プロファイル、可溶性糖・澱粉含量の定量解析、登熟種子澱粉のアミロース・アミロペクチンの鎖長分析を進めた。
新規オートファジー活性化技術の開発を目指して、オートファジー活性制御候補遺伝子の発現抑制系統を作成した。ケミカルスクリーニングにより植物で有効なオートファジー活性化剤の探索を試みた。
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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
登熟期の環境ストレスによる種子品質低下におけるオートファジーの役割の検証・解明に関する研究は順調に進展している。出穂・開花期のストレスによるタペート細胞不全・稔性低下におけるオートファジーの役割の検証、新規オートファジー活性化技術の開発については、実験系の構築に時間を要したが、次年度の本格的実験の準備を進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
葯特異的なROS生成酵素の変異体を用いて、オートファジー誘導レベルを野生型と比較解析を進めることで、タペート細胞内のROS生成およびオートファジー誘導の関連性の検証を進める。転写ネットワークによるオートファジー制御機構の理解を目指して、トランスクリプトーム解析を進める。新規オートファジー活性化技術の開発を進め、それを利用して稔性・種子品質低下の克服に向けた取り組みを進める。
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| Causes of Carryover |
出穂・開花期の植物に環境ストレスを与える実験系、新規オートファジー活性化技術の開発について、実験系の構築に予想以上の時間がかかったため、次年度に集中的に実験を行う予定である。
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Research Products
(65 results)
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[Presentation] Roles of autophagy in seed development in rice.2017
Author(s)
Kazuyuki Kuchitsu, Yuri Sera, Takamitsu Kurusu, Shigeru Hanamata, Shingo Sakamoto, Nobutaka Mitsuda, Kentaro Kaneko, Toshiaki Mitsui, Hikaru Saji, Seijiro Ono, Kenichi Nonomura
Organizer
The 8th International Symposium on Autophagy
Int'l Joint Research
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[Presentation] Roles of autophagy in seed development in rice.2017
Author(s)
Yuri Sera, Takamitsu Kurusu, Shigeru Hanamata, Shingo Sakamoto, Seijiro Ono, Kentaro Kaneko, Nobutaka Kitahata, Hikaru Saji, Toshiaki Mitsui, Ken-Ichi Nonomura, Nobutaka Mitsuda, Kazuyuki Kuchitsu
Organizer
International Symposium on Imaging Frontier 2017
Int'l Joint Research
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