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2022 Fiscal Year Annual Research Report

イネ澱粉枝作り酵素アイソザイムの各組織における機能と相補作用の解析

Research Project

Project/Area Number 20K05961
Research InstitutionAkita National College of Technology

Principal Investigator

クロフツ 尚子  秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30583330)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 森田 隆太郎  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (30866075)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsイネ / 澱粉 / 葉鞘 / アミロペクチン / アミロース / 枝作り酵素
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、3種類のイネ澱粉枝作り酵素(Branching Enzyme; BEI, BEIIa, BEIIb)の 各組織における役割を明確にすることである。3種類のBEは、組織による発現強度・相互作用する酵素・好む基質の構造・形成する枝の長さが異なる。胚乳におけるBEの機能と相補作用は明確になってきたが、胚乳以外の組織におけるBEアイソザイムの機能分担は不明である。特定のBEが欠失するとどのような構造の澱粉を蓄積し、植物体にどのような影響を与えるかを明確にする。
2021年度に行った圃場試験では、他のBE変異体と異なり、be2aシングル変異体の葉鞘・稈の澱粉蓄積量が低く、光合成速度や気孔コンダクタンスが高い傾向にあった。そのため、2022年度は新たにCRISPR-Cas9法でbe2a欠失株を作出し、各組織の詳細な澱粉含量を測定した。1/5000 aワグネルポットでモノカラム処理を行いながら育成し、出穂0日目、10日目、20日目に穂・葉身・葉鞘・稈に分けてサンプリングを行った。その結果、be2a欠失株の葉鞘や稈では、野生型よりも明らかに澱粉蓄積量が減量したことから、BEIIaは葉鞘・稈の澱粉蓄積に重要な役割を担うことが明確になった。
さらに、2022年度は花粉に蓄積された澱粉の顕微鏡観察と構造解析を行った。その結果、いずれのシングル変異体系統(be1, be2a, be2b)の花粉も、野生型と同様にヨウ素で青紫色に染色されたことから、花粉に澱粉を蓄積していることが明らかになった。一方で、その澱粉構造は系統によって異なり、be2bシングル変異体は他の系統と比較してDP7-12のアミロペクチン短鎖が減少し、DP13-22とDP35以上の中長鎖が増加した。
以上のことから、BEIIaは葉鞘の澱粉合成に、BEIIbは胚乳に加えて花粉の澱粉合成に関与することが明確になった。

  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] FLOURY ENDOSPERM 6 mutations enhance the sugary phenotype caused by the loss of ISOAMYLASE1 in barley2023

    • Author(s)
      Matsushima Ryo、Hisano Hiroshi、Galis Ivan、Miura Satoko、Crofts Naoko、Takenaka Yuto、Oitome Naoko F.、Ishimizu Takeshi、Fujita Naoko、Sato Kazuhiro
    • Journal Title

      Theoretical and Applied Genetics

      Volume: 136 Pages: 94

    • DOI

      10.1007/s00122-023-04339-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Three Starch Synthase IIa (SSIIa) Alleles Reveal the Effect of SSIIa on the Thermal and Rheological Properties, Viscoelasticity, and Eating Quality of Glutinous Rice2023

    • Author(s)
      Nakano Tsukine、Crofts Naoko、Miura Satoko、Oitome Naoko F.、Hosaka Yuko、Ishikawa Kyoko、Fujita Naoko
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Pages: 3726~3726

    • DOI

      10.3390/ijms24043726

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of Heading Date on the Starch Structure and Grain Yield of Rice Lines with Low Gelatinization Temperature2022

    • Author(s)
      Crofts Naoko、Hareyama Kaito、Miura Satoko、Hosaka Yuko、Oitome Naoko F.、Fujita Naoko
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Pages: 10783~10783

    • DOI

      10.3390/ijms231810783

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improving Agricultural Traits While Maintaining High Resistant Starch Content in Rice2022

    • Author(s)
      Miura Satoko、Narita Maiko、Crofts Naoko、Itoh Yuki、Hosaka Yuko、Oitome Naoko F.、Abe Misato、Takahashi Rika、Fujita Naoko
    • Journal Title

      Rice

      Volume: 15 Pages: 28

    • DOI

      10.1186/s12284-022-00573-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Characterization of the Functions of Starch Synthase IIIb Expressed in the Vegetative Organs of Rice (<i>Oryza sativa</i>L.)2022

    • Author(s)
      Morita Ryutaro、Crofts Naoko、Miura Satoko、Ikeda Ken-ichi、Aoki Naohiro、Fukayama Hiroshi、Fujita Naoko
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 64 Pages: 94~106

    • DOI

      10.1093/pcp/pcac143

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] スターチシンターゼ(SS)IIa 遺伝子型が異なる糯変異体系統の作出と澱粉構造解析2022

    • Author(s)
      〇中野月音, クロフツ尚子, 三浦聡子, 保坂優子, 石川匡子, 藤田直子
    • Organizer
      第13回 日本応用糖質科学会東北支部会
  • [Presentation] 開花時期が低温糊化米の澱粉構造と収量に与える影響2022

    • Author(s)
      〇クロフツ尚子, 晴山海斗, 三浦聡子, 保坂優子, 追留那緒子, 藤田直子
    • Organizer
      第71回 日本応用糖質科学会
  • [Presentation] イネの澱粉枝作り酵素 (BE) IIaとIIb欠損二重変異体の葉鞘澱粉の特性解析と登熟種子の糖分析2022

    • Author(s)
      〇三浦聡子, 中村保典, クロフツ尚子, 保坂優子, 藤田直子
    • Organizer
      第71回 日本応用糖質科学会
  • [Presentation] スターチシンターゼ SS IIa 遺伝子型が異なる糯変異体系統の特性解析2022

    • Author(s)
      〇中野月音, クロフツ尚子, 三浦聡子, 追留那緒子, 保坂優子, 石川匡子, 藤田直子
    • Organizer
      第71回 日本応用糖質科学会
  • [Presentation] 澱粉枝作り酵素 (BE) IIb機能欠損が発芽時のイネ胚乳の代謝生理に及ぼす効果の解析2022

    • Author(s)
      〇本田爽太郎,迫田和馬,青木直大,森田隆太郎
    • Organizer
      第71回 日本応用糖質科学会
  • [Presentation] 米の澱粉生合成にかかわる酵素複合体2022

    • Author(s)
      〇クロフツ尚子
    • Organizer
      5)第21回青森糖質研究会
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 難消化性澱粉高含有イネ変異体、米粉製造方法、難消化性澱粉製造方法、米粉ゲル製造方法、食品製造方法、及び難消化性澱粉高含有イネ変異体の作出方法2023

    • Inventor(s)
      1)藤田直子、クロフツ尚子、三浦聡子
    • Industrial Property Rights Holder
      1)藤田直子、クロフツ尚子、三浦聡子
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2023-010264

URL: 

Published: 2023-12-25  

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