シロイヌナズナにおけるアブシジン酸の量の調節機構の解明

• Project/Area Number: 05J06377
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 植物生理・分子
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 岡本 昌憲 首都大学東京, 大学院 理工学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: アブシジン酸 / 種子 / 休眠 / 発芽 / 乾燥耐性 / イネ / 冠水 / エチレン / 農薬開発

Research Abstract

2004年度、シロイヌナズナでのABAの主要な不活性化経路に関わる4つのABA8'位水酸化酵素(シトクロムP450 CYP707A1〜4)を理化学研究所との共同研究により同定した。本年度は、それぞれのCYP707Aの生理的機能を明らかにするために、乾燥ストレス時および種子成熟から発芽時のCYP707Aの遺伝子発現および変異体の形質解析を行った。T-DNA変異体を用いた解析において、cyp707a1とcyp707a3変異体は葉からの蒸散量の減少と植物体の内生ABA量の増加が観察され、cyp707a1 cyp707a3二重変異体では、それらの形質がさらに強くなった。また、CYP707A1とCYP707A3のプロモーターGUSを作成した結果、CYP707A1は孔辺細胞でCYP707A3は維管束で発現が観察された。これらの結果から、CYP707A1とCYP707A3は異なる発現部位でABA量を制御し、気孔の開閉を制御していることが明らかとなった。
イネが冠水するとエチレンの濃度が増加し、内生ABA量が減少することでshootの伸長が引き起こされるが、その分子メカニズムは明らかでなかった。冠水処理後の内生ABA量とABAの代謝産物を分析すると、ABA量の減少に伴い、ABAの代謝産物であるPAの増加が観察された。さらに、冠水初期において、イネのABA8'水酸化酵素遺伝子(OsABA8ox1)の発現量が増加した。冠水時におけるエチレン濃度の増加がOsABA8ox1の発現量を制御しているかを明らかにするために、好気条件下でエチレンやACCを処理した。その結果、好気条件であっても、OsABA8ox1の発現量の増加とABA量の減少が観察された。この結果から、冠水時におけるABA量の減少がエチレン依存的なOsABA8ox1の発現制御によるものであることが明らかになった(東大・中園助教授との共同研究)。

Research Products

• [Journal Article] Ectopic Expression of ABA2/GINI in Arabidopsis Promotes Seed Dornancy and Stress Tolerance (2007)
  • Author(s): Lin et al.
  • Journal Title: Plant Physiology 143 Pages: 745-758
• [Journal Article] Ethylene promotes submergence-induced expression of OsABA8ox1, a gene that encodes ABA 8'-hydroxylase in rice (2007)
  • Author(s): Saika et al.
  • Journal Title: Plant ＆ Cell Physiology 45 Pages: 309-319
• [Journal Article] Functional analysis of Arabidopsis NCED6 and NCED9 genes indicates that ABA synthesised in the endosperm is involved in the induction of seed dormancy (2006)
  • Author(s): Lefebvre et al.
  • Journal Title: Plant Journal 45 Pages: 309-319
• [Journal Article] CYP707A3, a major ABA 8'-hydroxylase involved in dehydration and rehydration response in Arabidopsis thaliana (2006)
  • Author(s): Umezawa et al.
  • Journal Title: Plant Journal 46 Pages: 171-182
• [Journal Article] CYP707A1 and CYP707A2, which encode ABA 8'-hydroxylases, are indispensable for a proper control of seed dormancy and germination in Arabidopsis (2006)
  • Author(s): Okamoto et al.
  • Journal Title: Plant Physiology 141 Pages: 97-107
• [Journal Article] A plant growth retardant uniconazole is a potent inhibitor of ABA catabolism in Arabidopsis (2006)
  • Author(s): Saito et al.
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 70 Pages: 1731-1739
• [Journal Article] Regulation of hormone metabolism in Arabidopsis seeds : phytochrome regulation of abscisic acid metabolism and abscisic acid regulation of gibberellin metabolism (2006)
  • Author(s): Seo et al.
  • Journal Title: Plant Journal 48 Pages: 345-366
• [Journal Article] Functional analysis of Arabidopsis NCED6 and NCED9 genes indicates that ABA synthesised in the endosperm is involved in the induction of seed dormancy. (2006)
  • Author(s): Lefebvre, V., North, H., Frey, A., Sotta, B., Seo, M., Okamoto, M., Nambara, E., Marion-Poll, A.
  • Journal Title: Plant Journal 45 Pages: 309-319
• [Journal Article] CYP707A3, a major ABA 8'-hydroxylase involved in dehydration and rehydration response in Arabidopsis thaliana.
  • Author(s): Umezawa, T., Okamoto, M., Kushiro, T., Nambara, E., Oono, Y., Seki, M., Kobayashi, M., Koshiba, T., Kamiya, Y., Shinozaki, K.
  • Journal Title: Plant Journal (印刷中)
• [Journal Article] CYP707A1 and CYP707A2, which encode ABA 8'hydroxylases, are indispensable for a proper control of seed dormancy and germination in Arabidopsis.
  • Author(s): Okamoto, M., Kuwahara, A., Seo, M., Kushiro, T., Asami, T., Hirai, N., Kamiya, Y., Koshiba, T., Nambara, E.
  • Journal Title: Plant Physiology (印刷中)
• [Journal Article] Uniconazole is a potent inhibitor of ABA 8'-hydroxylase in Arabidopsis.(^*These authors contributed equally to this work)
  • Author(s): Saito, S.^*, Okamoto, M.^*, Shinoda, S., Kushiro, T., Koshiba, T., Kamiya, Y., Hirai, N., Todoroki, Y., Sakata, K., Nambara, E., Mizutani, M.
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry (印刷中)