穂発芽変異体を用いた種子成熟・休眠・発芽分子機構の解明

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21570054
• Research Institution: Japan International Research Center for Agricultural Sciences
• Principal Investigator: 中島 一雄 独立行政法人国際農林水産業研究センター, 生物資源領域, 主任研究員 (90343772)
• Keywords: 穂発芽 / アブシシン酸 / タンパク質リン酸化酵素 / SnRK2 / bZIP型転写因子

Research Abstract

本研究課題の申請者らは、乾燥などの環境ストレスに対する応答と、種子成熟において重要な役割をもつアブシシン酸(ABA)が、遺伝子発現を制御している機構を研究してきた。最近、申請者らは、シロイヌナズナのABA応答性遺伝子発現に関わっているタンパク質リン酸化酵素SnRK2の三重変異体srk2d srk2e srk2iが、穂発芽を起こすことを明らかにした。本研究では穂発芽変異体の解析を通じて、SnRK2による種子成熟・休眠・発芽の制御機構を明らかにする。平成21年度は、穂発芽変異体srk2d srk2e srk2iの表現型、および遺伝子発現を解析した。平成22年度は、変異体等を用いて、穂発芽制御に関わるSnRK2と種子関連bZIP型転写因子との関係を解析した。まず、srk2d srk2e srk2i変異体種子では、ABI5ならびにABI5に相同性が高く種子成熟期に発現しているbZIP型転写因子群の遺伝子の発現が変化していることが確認された。また、種子成熟期に発現しているbZIP型転写因子群のリン酸化は、野生型種子で起きているがsrk2d srk2e srk2i変異体種子では起きていないことを、ゲル内リン酸化実験で確認した。ついで、種子関連bZIP型転写因子群の変異体をリソースセンターから変異体を取り寄せ、発芽に関わる表現型を解析した。ABI5の変異体ならびに種子関連bZIP型転写因子等の変異体においては、srk2d srk2e srk2iで観察されたような穂発芽の表現型は見られなかった。ABI5の変異体種子を用いたABA感受性発芽試験を行ったところ、ABA非感受性発芽が観察されたが、srk2d srk2e srk2i変異体のABA非感受性よりも弱かった。他の種子関連bZIP型転写因子eel等の変異体においては、有意なABA感受性の変化は見られなかった。

Research Products

• [Journal Article] Molecular basis of the core regulatory network in ABA responses : sensing, signaling and transport. (2010)
  • Author(s): Umezawa, T., Nakashima, K., Miyakawa, T., Kuromori, T., Tanokura, M., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Journal Title: Plant & Cell Physiology Volume: 51 Pages: 1821-1839
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シロイヌナズナのABAシグナリングに関わる3種のSnRK2タンパク質リン酸化酵素は種子の成熟と環境ストレス耐性を制御する (2011)
  • Author(s): 中島一雄、藤田泰成、圓山恭之進、篠崎一雄、篠崎和子
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台市)
  • Year and Date: 2011-03-22
• [Presentation] シロイヌナズナとイネの水ストレス応答におけるAREB/ABF-SnRK2経路の役割 (2011)
  • Author(s): 藤田泰成、吉田拓也、Tory Chhun、中島一雄、藤田美紀、城所聡、溝井順哉、篠崎一雄、篠崎和子
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台市)
  • Year and Date: 2011-03-22
• [Presentation] Three SnRK2 protein kinases are the main positive regulators of ABA signaling in seed development and dormancy in Arabidopsis. (2010)
  • Author(s): Nakashima, K., Fujita, Y., Kanamori, N., Katagiri, T., Umezawa, T., Kidokoro, S., Maruyama, K., Yoshida, T., Ishiyama, K., Kobayashi, M., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: The 21st International Conference on Arabidopsis Research (ICAR 2010)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市)
  • Year and Date: 20100606-20100610
• [Presentation] AREB/ABF-SnRK2 pathway involved in ABA signaling in response to water stress. (2010)
  • Author(s): Fujita, Y., Yoshida, T., Nakashima, K., Nakasone, S., Chhun, T., Kidokoro, S., Fujita, M., Maruyama, K., Mizoi, J., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: The 21st International Conference on Arabidopsis Research (ICAR 2010)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市)
  • Year and Date: 20100606-20100610