2015 Fiscal Year Research-status Report
様々な環境ストレスに応答するイネGABA経路の機能解明と分子育種への展開
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26450504
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
赤間 一仁 島根大学, 生物資源科学部, 教授 (50252896)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | GABA / イネ / ストレス応答 / GABAアミノ基転移酵素 (GABA-T) / グリオキシル酸還元酵素 (GLYR) |
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| Outline of Annual Research Achievements |
GABA代謝系を構成するGABAアミノ基転移酵素 (GABA-T) とグリオキシル酸還元酵素 (GLYR) が示すアルデヒドに対する高い親和性と多様な細胞内局在を考慮すると、GABA経路関連酵素群は、高温・低温、冠水、乾燥、高塩などの環境ストレスに応答して蓄積・拡散することが予想されるグリオキシル酸やSSAなどアルデヒドの負の作用を取り除く効果を持ち合わせているのではないかと考えられる。
この可能性を検証するために、最も活性の高いイネGABA-T1を細胞質、ミトコンドリア、或いは葉緑体でエクトピックに過剰発現させたもの、イネGLYR1（細胞質型）またはGLYR2（ミトコンドリアと葉緑体の両方に局在）を過剰発現されたものを、いずれも複数系統を作出して、qPCRによるコピー数の推定よりホモ系統株を同定し、成葉でのqRT-PCRと抗GABA-T1抗体を用いたウエスタン解析により予想される過剰発現をmRNAとタンパク質レベルで確認した。収穫後に発芽から10日目の植物体を各種ストレス（低温：4℃に4日間、乾燥：湿重量を30％まで減少させたもの、塩：250 mM NaClに３日間）に供して、その後８日間MS培地で成長させ、バイオマスに与える影響を評価した。この結果、低温ストレスでは葉緑体局在型GABA-T1を除き、いずれも野生型に比べて、バイオマスの有意な増加が観察された。また、乾燥ストレスでは、細胞質型GABA-T1とGLYR1（細胞質型）の過剰発現でバイオマスの有意な増加が観察された。現在、遊離アミノ酸と有機酸の動態をGC-MSを用いて定量解析を進めている。
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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
研究計画に挙げた全ての種類の過剰発現体イネの作出とその分析（生育特性［乾燥重量、分けつ数、葉長、穂数、種籾重量、千粒重、当塾歩合など］、導入遺伝子のコピー数、mRNAの発現レベル、タンパク質レベルでの蓄積量）を終了し、各種ストレス耐性試験（低温、乾燥、塩）を行い、GABA代謝関連遺伝子の発現とストレス耐性について幾つかの興味深い結果を得ている。これに加えて予備実験結果から、200 mMの過酸化水素水を用いた酸化ストレスでは野生型がほとんど枯死したのに対して、葉緑体局在型のGABA-T1過剰発現体では高い生存率を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
条件を細かく検討することでストレス耐性試験（低温、乾燥、塩、酸化）をさらに押し進める。ストレス試験の前後における植物体において、本研究のGABA代謝系に関わるアミノ酸（グルタミン酸、GABA、グリシン）、有機酸（コハク酸セミアルデヒド、グリオキシル酸、グリコール酸）の定量分析を進め、これら代謝物の動態とストレス耐性との関連を明らかにする。
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