2017 Fiscal Year Annual Research Report
Roles of autophagy in reproduction, immunity and metabolic regulation in rice.
Publicly Offered Research
| Project Area | Multidisciplinary research on autophagy: from molecular mechanisms to disease states |
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| Project/Area Number |
16H01207
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
朽津 和幸 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (50211884)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | オートファジー / イネ / 花粉形成 / タペート細胞 / プログラム細胞死 / 活性酸素種 / 種子登熟 / 澱粉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の花粉成熟過程において、葯の最内層のタペート細胞にプログラム細胞死(PCD)が誘導され、花粉に表面構造や栄養が供給される。イネのオートファジー欠損変異株では、タペート細胞のPCDが遅延し、花粉成熟不良となり、重篤な雄性不稔形質を示すことから、PCD制御におけるオートファジーの重要性が示唆される。タペート細胞のオートファジー動態の可視化系を構築し、定量解析した結果、PCD開始期である小胞子一核期のタペート細胞内でオートファジーが急激に誘導されることが明らかとなった。タペート細胞のPCD制御に重要な役割を果たす転写因子EAT1を中心とする転写制御ネットワーク、活性酸素種(ROS)生成酵素やROSシグナル制御因子を介したROS蓄積とオートファジーとの関連の解析を進めた。イネの葯特異的に発現するROS生成酵素の欠損変異体は類似の雄性不稔形質を示し、花粉形成不良が観察された。花粉成熟過程における葯タペート細胞内のオートファジーの制御機構とPCD過程等における生理的役割、転写制御系、ROSシグナルとの関連性について研究を進めた。
一方、ごく低頻度で稔実したオートファジー欠損変異体の種子は、白濁し、くず米様の形態を示したことから、オートファジーは、イネの受精後の種子登熟過程においても重要な役割を果たす可能性が示唆される。変異体の種子の澱粉粒・胚乳等の走査・透過電子顕微鏡観察、澱粉・糖など代謝産物の比較解析、プロテオーム解析等から、オートファジー欠損変異体では胚乳内での代謝に異常が見られる可能性が示唆された。どの部位で起こるオートファジーが種子登熟に重要であるかの解明を目指して、遺伝学的解析を進めた。高温登熟等、環境ストレスによる白濁種子との比較解析を進め、種子登熟過程の環境ストレス応答とオートファジーとの関係について研究を進めた。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Roles of autophagy in seed development in rice.2017
Author(s)
Kazuyuki Kuchitsu, Yuri Sera, Takamitsu Kurusu, Shigeru Hanamata, Shingo Sakamoto, Nobutaka Mitsuda, Kentaro Kaneko, Toshiaki Mitsui, Hikaru Saji, Seijiro Ono, Kenichi Nonomura
Organizer
The 8th International Symposium on Autophagy
Int'l Joint Research
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[Presentation] Roles of autophagy in seed development in rice.2017
Author(s)
Yuri Sera, Takamitsu Kurusu, Shigeru Hanamata, Shingo Sakamoto, Seijiro Ono, Kentaro Kaneko, Nobutaka Kitahata, Hikaru Saji, Toshiaki Mitsui, Ken-Ichi Nonomura, Nobutaka Mitsuda, Kazuyuki Kuchitsu
Organizer
International Symposium on Imaging Frontier 2017
Int'l Joint Research
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