2020 Fiscal Year Annual Research Report
Critical roles of autophagy and enzymatic ROS production in the regulation of tapetal programmed cell death in rice
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18K05562
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| Research Institution | Suwa University of Science |
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Principal Investigator |
来須 孝光 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 准教授 (50422499)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | オートファジー / 活性酸素種(ROS) / タペート層 / プログラム細胞死 / 花粉発達 / イネ / 転写ネットワーク / 葯分化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
葯の最内層に存在するタペート細胞は、自身の脂質やアミノ酸を含めた栄養を、プログラム細胞死(PCD)による自己分解により、花粉に供給する重要な機能を担っており、その制御機構の解明は、穀物における稔実制御に直結する。本研究は、花粉への栄養供給細胞である、タペート細胞のPCD過程におけるオートファジー誘導の重要性に着目し、遺伝子発現・活性酸素種(ROS)蓄積を介した時空間的オートファジー制御機構の解明を進め、PCD進行過程における、ROSシグナルとオートファジー機構の生理的意義・重要性を明らかにすることを目指すものである。
最終年度は、昨年度に行ったROS生成酵素変異体葯の花粉発達ステージ毎の圃場におけるRNAseqデータを用いて発現プロファイリングを実施した。解析の結果、ABCG型トランスポーター群を含めた446個の発現変動遺伝子が同定された。ABCG型トランスポーターは、花粉壁へのスポロポレニン輸送に関与しており、ROS生成酵素変異体の花粉発達不良の原因に、ABCG型トランスポーター等の発現異常の可能性が示唆された。一方で、コントロールと比較して、タペートPCD制御に関連する転写因子群に発現低下や遅延等の大きな変動は見られなかった。
次に、前年度の課題となっていた、HEK293細胞を用いたCRKsによるROS生成酵素の活性制御機構の解析を実施した。N末付近のROS生成酵素配列をコドン最適化することで、大腸菌内でのタンパク質発現は改善されたが、ROS活性は検出されなかった。一方で、ROS生成酵素変異体葯のタペート崩壊以前のタペート層形成ステージでのROS動態をNBT染色等により検証した結果、コントロールと比べてROS蓄積が低下していた。
研究期間を通じて、タペート層の形成・維持を含めたイネ葯発達やオートファジー制御におけるレドックスシグナルの重要性を明らかにすることが出来た。
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