2017 Fiscal Year Research-status Report
植物の花粉形成で重要な働きをする新規アラビノキナーゼの機能解析
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26440168
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
上田 健治 秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (80279504)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 花粉形成 / L-アラビノキナーゼ / イネ / 糖代謝 / 突然変異体 / 細胞壁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネの花粉突然変異体collapsed abnormal pollen1 (cap1)の開花期の花粉は細胞質成分の殆どを失い、花粉外壁（exine）のみになっている。花粉変異の原因遺伝子CAP1は、996アミノ酸残基からなるL-アラビノキナーゼ様タンパク質をコードする。L-アラビノキナーゼは細胞壁代謝で遊離したL-アラビノースをリン酸化して細胞壁多糖へ再利用する経路で働くとされる。これまでに、大腸菌の組換えタンパク質合成系を利用して、全長の組換えCAP1タンパク質がL-アラビノースをリン酸化するアラビノキナーゼ活性をもち、そのコード領域の中央からC末端領域が活性に重要であることを明らかにした。
本年度は、活性があったCAP1の中央からC末端領域に含まれる糖結合ドメインおよびキナーゼドメインと予想される領域を欠如した変異タンパク質を作製してそれらの活性を解析した。その結果、いずれの変異タンパク質も活性を完全に失っていた。従って、これらが必須の機能ドメインであることが明らかになった。また、シロイヌナズナゲノム内には、2つのL-アラビノキナーゼ様遺伝子AtARA1とAtARA2が見出されている。それぞれの遺伝子破壊系統の花粉形成を観察したところ、atara1変異体は正常な花粉を形成していたが、atara2変異体では花粉外壁のみの花粉が観察された。このことからシロイヌナズナの花粉形成でAtARA2遺伝子が必須であることが示唆された。イネ、シロイヌナズナ以外のゲノムが解読された植物においても、2つのL-アラビノキナーゼ様遺伝子をもつことから、広範囲の植物の花粉形成でL-アラビノキナーゼが重要な働きをすると予想される。
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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
イネCAP1の中央領域からC末端に含まれる2つのドメインがアラビノキナーゼ活性に必須であることが証明できた。また、イネ以外の植物の花粉形成とL-アラビノキナーゼの関係はこれまで不明であったが、シロイヌナズナの花粉形成でAtARA2が必須であることを見出すことができた。ポプラ、ブドウ、ソルガム、トウモロコシ、ブラキポディウムなどでもゲノム内に2つずつのL-アラビノキナーゼが含まれるため、今後、これらの植物における花粉形成とL-アラビノキナーゼの関係を明らかにすることが必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
シロイヌナズナの突然変異体の同定に時間を要したが、新規の花粉突然変異体arara2を単離できた。そこで、arara2の花粉変異の証拠を裏付ける解析をおこなう。
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| Causes of Carryover |
平成29年度に実施したシロイヌナズナの突然変異体の同定に時間を要したが、首尾よく、新規の花粉突然変異体を単離できた。しかし、花粉変異の証拠を裏付ける追加実験が必要であったことから、補助事業期間の延長を行ったため。次年度の使用予定額については、遺伝子の解析に必要となる消耗品の購入や、研究成果発表のための旅費として使用する予定である。
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