2016 Fiscal Year Annual Research Report
アンチセンスncRNAを介した植物の環境ストレス認識・記憶システムの解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity |
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| Project/Area Number |
16H01476
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
関 原明 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (80281624)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 環境ストレス適応 / 非翻訳型RNA / アンチセンスRNA / RNA制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの解析から、RDR1,RDR2,RDR6の3重変異体(rdr1/2/6)でアンチセンスncRNAの発現が野生株と比べて減少する事を見出している。rdr1/2/6の3重変異体および野生株を用いて乾燥ストレス過程におけるトランスクリプトームをシロイヌナズナカスタムアレイを用いて解析し、乾燥ストレス条件下でrdr1/2/6におけるアンチセンスncRNAの生成量が野生株と比べて減少する遺伝子を1,136個同定した。これら遺伝子領域において乾燥ストレス条件下でRDR1/2/6依存的なsiRNAの蓄積は観察されなかった。
本研究代表者の研究室では、種々のRNA代謝に関与する遺伝子に関して、破壊型ホモ変異系統の整備を進めている。それら変異系統を用いて、アンチセンスncRNA の発現量が変化した変異体の探索を進めた。変異体の探索は、乾燥ストレス条件により強く発現誘導されるアンチセンスncRNAの1つであるRD29AアンチセンスncRNAの発現量を測定することにより進めた。その結果、DCP5遺伝子の変異体において発現量が減少し、XRN4遺伝子の変異体において発現量が増加していた。これらの結果は、センスRNAがDCP5によりdecappingされた後、センスRNAの分解産物を鋳型として、RDR1/2/6によりアンチセンスncRNAが生成することを示唆する。
乾燥ストレス処理と再吸水処理を3回繰り返し行った結果、rdr1/2/6の三重変異体において、野生株と比べて再吸水後の根の成長再開が遅れ主根が短い表現型を示した。この表現型はRDRファミリーの単一変異体や二重変異体、dcl2/3/4の変異体では観察されなかった。この結果はRDR1/2/6依存性のアンチセンスncRNAが既知のDCL2/3/4依存的なsiRNA生成を介さずに生理的に機能している事を示唆する。
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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
当初の計画通り下記研究成果を得ている。
1)RDR1/2/6により環境ストレス誘導性のアンチセンスncRNAが生成する遺伝子を大量同定。
2)環境ストレス誘導性のアンチセンスncRNAの生成に関与するDCP5やXRN4などの遺伝子を同定。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究によって、乾燥ストレス下でRDR1/2/6により2本鎖RNAが生成し、mRNA分解が促進される事が示唆された。今後XRN4とDCP5やRDR1/2/6の多重変異体を作成しPoly A（+）やPoly A (-)のセンスRNAおよびアンチセンスRNAを解析することで、RDR1/2/6がmRNAの分解産物を鋳型としているのか明らかにする。RDR1/2/6依存的なアンチセンスncRNAの乾燥ストレスから再吸水過程における機能を解析するため、顕著な表現型が観察されたrdr1/2/6変異体と野生型植物の根組織におけるトランスクリプト―ムの比較解析を行う。他のRNA代謝関連遺伝子の変異体を解析することにより、アンチセンスncRNAの生成に関わる新規な因子を同定し機能解明を進める。
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Research Products
(16 results)
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[Journal Article] The histone deacetylase inhibitor suberoylanilide hydroxamic acid alleviates salinity stress in cassava.2017
Author(s)
Patanun, O., Ueda, M., Itouga, M., Kato, Y., Utsumi, Y., Matsui, A., Tanaka, M., Utsumi, C., Sakakibara, H., Yoshida, M., Narangajavana, J., and Seki, M.
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Journal Title
Front. Plant Sci.
Volume: 7
Pages: 2039
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Overexpression of oligouridylate binding protein 1b results in ABA hypersensitivity.2017
Author(s)
Nguyen, C.C, Nakaminami, K., Matsui, A., Watanabe, S., Kanno, Y., Seo, M. and Seki, M.
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Journal Title
Plant Signaling & Behavior
Volume: 12
Pages: e1282591
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Oligouridylate binding protein 1b plays an integral role in plant heat stress tolerance.2016
Author(s)
Nguyen, C.C, Nakaminami, K., Matsui, A., Kobayashi, S., Kurihara, Y., Toyooka, K., Tanaka, M. and Seki, M.
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Journal Title
Front. Plant Sci.
Volume: 7
Pages: 853
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Sm-like protein-mediated RNA metabolism is required for heat stress tolerance in Arabidopsis.2016
Author(s)
Okamoto, M., Matsui, A., Tanaka, M., Morosawa, T., Ishida, J., Iida, K., Mochizuki, Y., Toyoda, T. and Seki, M.
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Journal Title
Front. Plant Sci.
Volume: 7
Pages: 1079
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Novel stress-inducible antisense RNAs of protein-coding loci are synthesized by Arabidopsis RDRs2017
Author(s)
Akihiro Matsui, Kei Iida, Maho Tanaka, Ri-ichiro Manabe, Katsushi Yamaguchi, Kayoko Mizuhashi, Jong-Myong Kim, Norio Kobayashi, Shuji shigenobu, Kazuo Shinozaki, Motoaki Seki
Organizer
International Symposium on “Environmental Stress Adaptation and Memory in Plants"
Place of Presentation
RIKEN Yokohama Campus, Kanagawa, Japan
Year and Date
2017-02-27 – 2017-02-28
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Nobel epigenetic, RNA and peptide regulation in plant abiotic stress responses2016
Author(s)
Motoaki Seki, Jong-Myong Kim、Akihiro Matsui、Kentaro Nakaminami、Kaori Sako、Minoru Ueda、Taiko Kim To、Huong Mai Nguyen、Khurram Bashir、Sultana Rasheed、Junko Ishida、Maho Tanaka、Minoru Yoshida、Masanori Okamoto、Kousuke Hanada、Yoshiki Habu, Sachihiro Matsunaga
Organizer
Cold Spring Harbor Asia Conferences 2016
Place of Presentation
The Westin Resort and Conference Center Awaji Island、Hyogo、Japan
Year and Date
2016-12-02 – 2016-12-02
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Novel stress-inducible antisense RNAs of protein-coding loci are synthesized by Arabidopsis RDRs2016
Author(s)
Akihiro Matsui, Kei Iida, Maho Tanaka, Katsushi Yamaguchi, Kayoko Mizuhashi, Jong-Myong Kim, Norio Kobayashi, Shuji Shigenobu, Kazuo Shinozaki, Tetsuro Toyoda, and Motoaki Seki
Organizer
Cold Spring Harbor Asia Conferences 2016
Place of Presentation
The Westin Resort and Conference Center Awaji Island、Hyogo、Japan
Year and Date
2016-12-01 – 2016-12-01
Int'l Joint Research
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[Presentation] Novel Epigenetic, RNA and Peptide Regulation in Plant Abiotic Stress Responses2016
Author(s)
Jong-Myong Kim, Akihiro Matsui, Kentaro Nakaminami, Kaori Sako, Minoru Ueda, Taiko Kim To, Huong Mai Nguyen, Khurram Bashir , Sultana Rasheed, Junko Ishida, Maho Tanaka, Minoru Yoshida, Masanori Okamoto, Kousuke Hanada, Sachihiro Matsunaga, Yoshiki Habu and Motoaki Seki
Organizer
The 27th International Conference on Arabidopsis research (ICAR2016)
Place of Presentation
Gyeongju, Korea
Year and Date
2016-07-01 – 2016-07-01
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Novel Epigenetic, RNA and Peptide Regulation in Plant Abiotic Stress Responses2016
Author(s)
Jong-Myong Kim, Akihiro Matsui, Kentaro Nakaminami, Kaori Sako, Minoru Ueda ,Taiko Kim To, Huong Mai Nguyen, Khurram Bashir, Sultana Rasheed, Junko Ishida, Maho Tanaka, Minoru Yoshida, Masanori Okamoto, Kousuke Hanada, Sachihiro Matsunaga, Yoshiki Habu and Motoaki Seki
Organizer
The 22nd International Conference on Plant Growth Substances (IPGSA)
Place of Presentation
Toronto, Canada
Year and Date
2016-06-22 – 2016-06-22
Int'l Joint Research / Invited
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[Book] In "Methods in Molecular Biology - Root Development - (Edited by Drs. Elke Barbez and Daniela Ristova)".2017
Author(s)
Bashir, K., Rasheed, S., Matsui, A., Iida, K., Tanaka, M. and Seki, M.
Total Pages
in press
Publisher
Springer
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