イネの短日性を決定する遺伝子ネットワークの解明

• 研究課題/領域番号: 14036223
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 島本 功 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (10263427)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 68,700千円 (直接経費: 68,700千円); 2006年度: 14,300千円 (直接経費: 14,300千円); 2005年度: 14,300千円 (直接経費: 14,300千円); 2004年度: 13,300千円 (直接経費: 13,300千円); 2003年度: 13,300千円 (直接経費: 13,300千円); 2002年度: 13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
• キーワード: イネ / 出穂期 / 光周性花成 / 光中断 / 光周性 / コアコレクション / 花成 / 環境 / 光 / 生物時計 / 短日植物 / 遺伝子発現

研究概要

植物の開花統御機構は、長日植物シロイヌナズナと短日植物イネをモデル植物とし活発に研究が行われており、分子レベルの理解が進んできた。これまでの研究から、長日植物と短日植物が共通に持つ機購と、それぞれの植物が独自に持つ機構とが存在することが明らかにされてきた。イネの開花統御機構の研究において最初に明らかになったことは、日長により制御される光周性経路において機能する3つの遺伝子はシロイヌナズナとイネで高く保存されていることである。GI-CO-FTという経路はイネとアラビドプシスにおいて共通である。また、イネの短日性は、COによる、FTの制御が長日条件下でシロイヌナズナと逆転していることによるという結果が明らかになった(Hayama e tal.2003)。すなわち、短日条件下ではHd1(COオルソログ)がHd3a(FTオルソログ)の発現を活性化させることによって開花が促進されるのに対して、長日条件下では逆にHd1がHd3aの発現を抑制することによって開花を抑制することが分かった。つづいて、夜間の光パルスにより開花遺伝子Hd3aの発現が強く抑制されること(光中断)も明らかにした(Ishikawa et a1.,2005)。さらにこの光パルスの認識には植物の光センサータンパク質フィトクロムBが必要であることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Suppression of the floral activator Hd3a is the principal cause of the night break effect in rice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa R, Tamaki S, Yokoi S, Inagaki N, Shinomura T, Takano M, Shimamoto K
  • 雑誌名: Plant Cell 17 ページ: 3326-3336
• [雑誌論文] Cinnamoyl-CoA reductase, a key enzyme in lignin biosynthesis, is an effector of small GTPase Rac in defense signaling in rice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki T, Koita H, Nakatsubo T, Hasegawa K, Wakabayashi K, Takahashi H, Umemura K, Umezawa T, Shimamoto K
  • 雑誌名: PNAS 103 ページ: 230-235
• [雑誌論文] A sphingolipidelicitor-inducibile mitogen-activated protein kinase is regulated by the small GTPase OsRac1 baterotrimetric G-protein rice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Lieberherr D, Thao NP, Nakashima A, Umemura K, Kawasaki T, Shimamoto K
  • 雑誌名: Plant Physiology 138 ページ: 1644-1652
• [雑誌論文] RNA silencing and multiple members in a gene family of rice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Miki D, Itoh R, Shimamoto K
  • 雑誌名: Plant Physiology 138 ページ: 1903-1913
• [雑誌論文] The serine/arginine-rich protein family in rice plays important roles in constitutive and alternative splicing of pre-mRNA. (2005)
  • 著者名/発表者名: Isshiki M, Tsumoto A, Shimamoto K
  • 雑誌名: Plant Cell 18 ページ: 146-158
• [雑誌論文] RNAi-mediated silencing of OsGEN-L (OsGEN-like), a member of RAD2/XPG nuclease family, causes male sterility by defect of microspore development in rice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Morito S, Miki D, Akiyama M, Kawahara M, Izawa T, Maki H, Shimamoto K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 46 ページ: 699-715
• [雑誌論文] 光周性による開花の制御 (2005)
  • 著者名/発表者名: 横井修司, 島本功
  • 雑誌名: 学術月報 25 ページ: 906-910
• [雑誌論文] 植物におけるRHAiの分子機構とその応用 (2005)
  • 著者名/発表者名: 三木大介, 島本功
  • 雑誌名: 実験医学 22 ページ: 461-469
• [雑誌論文] 2つめのRNAi : siRNAによるDNAとクロマチンの修飾 (2005)
  • 著者名/発表者名: 岡野陽介, 三木大介, 島本功
  • 雑誌名: 化学と生物 43 ページ: 399-405
  • NAID: 10019044947
• [雑誌論文] Proteome analysis of programmed cell death and defense signaling using the rice lesiorimimic mutant cdr2. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tsunezuka, H
  • 雑誌名: Molecular Plant.Microbe Interact.ion 18 ページ: 52-59
• [雑誌論文] Simple RNAi vectors for stable and transient suppression of gene function in rice (2004)
  • 著者名/発表者名: Miki, D
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 45 ページ: 490-495
• [雑誌論文] Silencing of the aleurone-specific Ltp2-gus gene in transgenic rice is reversed by transgene rearrangements and loss of aberrant transcripts. (2004)
  • 著者名/発表者名: Morino, K
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 45 ページ: 1500-1508
• [雑誌論文] Identification of a 49-bp fragment of the HvLTP2 promoter directing aleurone cell specific expression. (2004)
  • 著者名/発表者名: Opsahl-Sorteberg HG
  • 雑誌名: Gene 341 ページ: 49-58
• [雑誌論文] Down-regulation of metallothionein, a reactive oxygen scavenger, by the small GTPase OsRac1 in ricer (2004)
  • 著者名/発表者名: Wong, H.L.
  • 雑誌名: Plant Physiology 135 ページ: 1447-1456
• [図書] The photoperiodic control of flowering in rice, a short-day plant. In Light Sensing in Plants (2005)
  • 著者名/発表者名: Shimamoto K, Yokoi S, Wada M, Shimazaki K, Iino M (eds)
  • 総ページ数: 370
  • 出版者: Yamada Foundation and Springer-Verlag Tokyo
• [文献書誌] Hayama, R, Yokoi, S., Tamaki, S., Yano, M., Shimamoto, K.: "Adaptation of photoperiodic control pathways produces short-day flowering in rice."Nature. 422. 719-722 (2003)
• [文献書誌] 横井修司, 島本功: "日長による植物の開花制御 長日と短日を決める分子機構に迫る"蛋白質核酸酵素. 49. 28-35 (2004)
• [文献書誌] Takahashi, A., Kawasaki, T., Wong, H.L., Suharsono, U., Hirano, H., Shimamoto.K.: "Hyperphosphorylation of a mitochondrial protein, prohibitin, is induced by calyculin A in a rice lesion-mimic mutant cdr1."Plant Physiology. 132. 1861-1869 (2003)
• [文献書誌] Wong, H-L., Sakamoto, T., Kawasaki, T., Umemura, K., Shimamoto, K.: "Downregulation of metallothionein, a reactive oxygen scavenger, by the small GTPase OsRac1 in rice."Plant Physiology. (In press). (2004)
• [文献書誌] Miki, D., Shimamoto, K.: "Simple RNAi vectors for stable and transient suppression of gene function in rice."Plant Cell Physiology. (In press). (2004)
• [文献書誌] 三木 大介, 島本 功: "植物におけるRNAiの分子機構とその応用"実験医学. 22. 461-469 (2004)
• [文献書誌] R.Hayama: "Adaptation of photoperiodic control pathways produces short-day flowering in rice"Nature. (in press). (2003)
• [文献書誌] T.Izawa: "Phytochrome mediates the external light signal to repress FT orthologs in photoperiodic flowering of rice"Genes Dev.. 16. 2006-2020 (2002)
• [文献書誌] R.Hayama: "Isolation of rice genes possibly involved in the photoperiodic control of flowering by a fluorescent differential display method"Plant Cell Physiol.. 43. 494-504 (2002)
• [文献書誌] U.Suharsono: "The heterotrimeric G protein α subunit acts upstream of the small GTPase Rac in disease resistance of rice"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99. 13307-13312 (2002)
• [文献書誌] K.Shimamoto: "Rice as a model for comparative genomics of plants"Annu. Rev. Plant Biol.. 53. 399-419 (2002)