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

2011 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・利用領域, 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。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(srk2dei)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ことを目的に実施した。21年度は、穂発芽変異体srk2deiの表現型および遺伝子発現を解析し、22年度は、主にsrk2dei変異体を用いて、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。23年度は、シロイヌナズナのプロトプラストを用いた実験系において、種子関連bZIP型転写因子EEL、AtDPBF2、AREB3が、ABI5と同様にABA依存的遺伝子発現を誘導することを明らかにした。一方、穂発芽変異体srk2dei種子のマイクロアレイ解析の結果をもとに、穂発芽に関わることが推定された代表的遺伝子について、リソースセンターから変異体を取り寄せて、種子成熟、休眠、発芽に関わる表現型を解析したが、abi3、abi5以外に、野生型種子との有意な違いを示す変異体は見出されなかった。以上の結果から、3種類の相同性が高いSnRK2タンパク質リン酸化酵素であるSRK2D、SRK2E、SRK2Iは、ABAシグナル伝達の重要なポジティブレギュレーターであり、種子で発現しているbZIP型転写因子ABI5等のリン酸化を通じた広範囲にわたるABA応答性遺伝子の発現制御により、種子成熟、休眠、発芽をコントロールしていることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] NAC transcription factors in plant abiotic stress responses (2012)
  • Author(s): Nakashima K, Takasaki H, Mizoi J, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K
  • Journal Title: Biochim Biophys Acta Volume: 1819 Pages: 97-103
  • DOI: DOI:10.1016/j.bbagrm.2011.10.005
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シロイヌナズナとイネにおけるABA受容・シグナル伝達コンポーネント群の乾燥応答性遺伝子発現の解析 (2012)
  • 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53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナ、ダイス、イネの水ストレス応答におけるAREB-SnRK2経路の役割 (2012)
  • Author(s): 藤田泰成、古田拓也、Tory Chhun、関田佐知子、Nang Myint Phyu Sin Htwe、中島一雄、藤田美紀、戸高大輔、城所聡、溝井順哉、篠崎一雄、篠崎和子
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-03-18
• [Presentation] Role of AREB-SnRK2 pathway in response to osmotic stress (2011)
  • Author(s): Fujita, Y., Yoshida, T., Chhun, T., Nakashima, K., Fujita, M., Kidokoro, S., Mizoi, J., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: 4th International Workshop on Plant Abiotic Stress : From Systems Biology To Sustainable Agriculture
  • Place of Presentation: Limassol, Cyprus
  • Year and Date: 20111117-19
• [Presentation] Plant regulatory systems in drought stress responses (2011)
  • Author(s): Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K., Kuromori, T., Umezawa, T., Nakashima, K., Fujita, Y.
  • Organizer: 4th International Workshop on Plant Abiotic Stress : From Systems Biology To Sustainable Agriculture
  • Place of Presentation: Limassol, Cyprus
  • Year and Date: 20111117-19
• [Presentation] Three SnRK2 protein kinases involved in ABA-signaling function for the control of seed dormancy and abiotic stress tolerance in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Nakashima, K., Fujita, Y., Maruyama, K., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: 22nd International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Wisconsin, USA
  • Year and Date: 20110622-25