イネ初期胚の母性RNA分解機構の理解と種子への物質集積制御

• 研究課題/領域番号: 17H03751
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝育種科学
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 佐藤 豊 国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 教授 (40345872)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2018年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2017年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: イネ / 初期胚 / 母性RNA

研究成果の概要

研究代表者はこれまでイネの初期胚形成機構の解析を行ってきた。この過程で、「初期胚ではRNAが極めて不安定化する現象」を発見した。動物の初期胚では母性RNAの分解とそれに続く胚性遺伝子の活性化機構に関する解析が進んでいるが、植物では現象そのものの記述もほとんどなく未開拓の分野である。本研究では、植物において初めてとなる母性RNAの分解機構を明らかにし、その植物初期発生における意義を明らかにする。さらに、種子中の胚に蓄積する有用成分等の含量制御へ、母性 RNAの分解制御と胚性遺伝子の活性化機構の利用を検討することにより、植物遺伝育種科学への貢献を目指す。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、イネを用いて植物の初期発生を理解することを目的に行われた。植物の初期発生は、動物のそれに比べて理解が進んでおらず、基礎研究として生物を理解する上で重要な課題である。一方、植物の胚が含まれている種子は、人類が食糧として利用していることも多く、胚形成の理解が物質集積などに役立つ可能性も十分にある。このことから、本研究によるイネ胚の初期発生理解につながり、ひいてはイネ種子における効率的な遺伝子発現制御へと結びつくと期待される。

研究成果

• [国際共同研究] フロリダ大学(米国)
• [国際共同研究] RDA(韓国)
• [雑誌論文] Mutation of the imprinted gene OsEMF2a induces autonomous endosperm development and delayed cellularization in rice (2021)
  • 著者名/発表者名: Tonosaki Kaoru、Ono Akemi、Kunisada Megumi、Nishino Megumi、Nagata Hiroki、Sakamoto Shingo、Kijima Saku T、Furuumi Hiroyasu、Nonomura Ken-Ichi、Sato Yutaka、Ohme-Takagi Masaru、Endo Masaki、Comai Luca、Hatakeyama Katsunori、Kawakatsu Taiji、Kinoshita Tetsu
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 33 ページ: 85-103
  • DOI: 10.1093/plcell/koaa006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] OryzaGenome2.1: Database of Diverse Genotypes in Wild Oryza Species (2021)
  • 著者名/発表者名: Kajiya-Kanegae et al.
  • 雑誌名: Rice 巻: 14 号: 1 ページ: 24-24
  • DOI: 10.1186/s12284-021-00468-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evolution and diversity of the wild rice Oryza officinalis complex, across continents genome types, and ploidy levels (2020)
  • 著者名/発表者名: Matt Shenton, Masaaki Kobayashi, Shin Terashima, Hajime Ohyanagi, Dario Copetti, Tania Hernandez-Hernandez, Jianwei Zhang, Nobuko Ohmido, Masahiro Fujita, Atsushi Toyoda, Hiroshi Ikawa, Asao Fujiyama, Hiroyasu Furuumi, Toshie Miyabayashi, Takahiko Kubo, David Kudrna, Rod Wing, Kentaro Yano, Ken-ichi Nonomura et al.
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 12 ページ: 413-428
  • DOI: 10.1093/gbe/evaa037
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Agrobacterium-Mediated Genetic Transformation of Wild Oryza Species Using Immature Embryos (2020)
  • 著者名/発表者名: Shimizu-Sato Sae et al.
  • 雑誌名: Rice 巻: 13 号: 1 ページ: 33-33
  • DOI: 10.1186/s12284-020-00394-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Antagonistic regulation of the gibberellic acid response during stem growth in rice (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagai Keisuke et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 584 号: 7819 ページ: 109-114
  • DOI: 10.1038/s41586-020-2501-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Oral RNAi of diap1 results in rapid reduction of damage to potatoes in Henosepilachna vigintioctopunctata (2020)
  • 著者名/発表者名: Chikami Yasuhiko、Kawaguchi Haruka、Suzuki Takamasa、Yoshioka Hirofumi、Sato Yutaka、Yaginuma Toshinobu、Niimi Teruyuki
  • 雑誌名: Journal of Pest Science 巻: 94 号: 2 ページ: 505-515
  • DOI: 10.1007/s10340-020-01276-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNAi of the sesquiterpene cyclase gene for phytoalexin production impairs pre‐ and post‐invasive resistance to potato blight pathogens (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, M., Adachi, I., Sato, Y., Doke, N., Kondo, T. and Yoshioka, H.
  • 雑誌名: Molecular Plant Pathology 巻: 印刷中 号: 7 ページ: 907-922
  • DOI: 10.1111/mpp.12802
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Affinity‐based high‐resolution analysis of DNA binding by VASCULAR‐RELATED NAC‐DOMAIN7 via fluorescence correlation spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Tamura Taizo、Endo Hitoshi、Suzuki Atsunobu、Sato Yutaka、Kato Ko、Ohtani Misato、Yamaguchi Masatoshi、Demura Taku
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 100 号: 2 ページ: 298-313
  • DOI: 10.1111/tpj.14443
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Specification of basal region identity after asymmetric zygotic division requires mitogen-activated protein kinase 6 in rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto K., Sohonahra S., Kishi-Kaboshi M., Itoh J-i., Hibara K-i., Sato Y., Watanabe T., Abe K., Miyao A., Nosaka-Takahashi M., Suzuki T., Ta N. K., Shimizu-Sato S., Suzuki T., Toyoda A., Takahashi H., Nakazono M., Nagato Y., Hirochika H., Sato Y.
  • 雑誌名: Development 巻: 146
  • DOI: 10.1242/dev.176305
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] LEAF LATERAL SYMMETRY1, a member of the WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX3 gene family, regulates lateral organ development differentially from other paralogs, NARROW LEAF2 and NARROW LEAF3 in rice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Eriko, H., Yew, C.L., Yoshikawa, T., Sato, Y., Hibara, K. and Itoh, J.I.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 59 号: 2 ページ: 376-391
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx196
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 胚乳の形成に異常を示すイネabnormal cell division 1(abc1)突然変異体の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊哉，伊澤康太郎，高藤良典，服部束穂，野坂実鈴，Nhung Ta，佐藤(志水)佐江， 佐藤豊
  • 学会等名: 第62回日本植物生理学会年会
• [学会発表] BABY BOOM 遺伝子はイネの胚発生において正常な背腹軸形成に必要である (2021)
  • 著者名/発表者名: 手塚拓海，佐藤(志水)佐江，Kim Nhung Ta，野坂実鈴，鈴木俊哉，佐藤豊
  • 学会等名: 第62回日本植物生理学会年会
• [学会発表] イネ胚の背腹軸形成に異常を示すbaby boom三重変異体に類似した新規突然変異体の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 手塚 拓海, Kim Nhung Ta, 佐藤 (志水) 佐江, 野坂 実鈴, 鈴木 俊哉, 佐藤 豊
  • 学会等名: 日本育種学会第139回講演会
• [学会発表] イネにおける穂の分枝パターンを制御するqPbn3の遺伝学的研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 縣 歩美, 武田 泰実, 太田 自由, 土井 一行, 犬飼 義明, 槇原 大悟, 佐藤 豊, 北野 英己, 保浦 徳昇
  • 学会等名: 日本育種学会第139回講演会
• [学会発表] 野生イネに特徴的な長い種子休眠を可能にする種子が持つ抗菌活性の評価方法の構築 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田 悠里, 佐藤 豊
  • 学会等名: 日本育種学会第139回講演会
• [学会発表] 野生イネが示す深い種子休眠におけるVIVIPAROUS 1 gene (VP1)の機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐藤(志水)佐江，Kim Nhung Ta，山形 悦透，In-Sun Yoon，服部 束穂，佐藤 豊
  • 学会等名: 日本育種学会第139回講演会
• [学会発表] イネ胚乳形成過程における細胞の分裂と分化に異常を示すabnormal cell division 1 (abc1) 突然変異体の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 俊哉, 伊澤 康太郎, 高藤 良典, 服部 束穂, 野坂 実鈴, Kim Nhung Ta, 佐藤(志水)佐江, 佐藤 豊
  • 学会等名: 日本育種学会第137回講演会
• [学会発表] 水溶性ビタミンを介した母体による胚と胚乳の発生制御 (2020)
  • 著者名/発表者名: 石本 聖絵，鈴木 雅晴，杉木 愛，木嵜 暁子，真野 昌二，野坂(髙橋)実鈴，鈴木 俊哉，タ キムニュン，志水(佐藤) 佐江，豊田 敦，鈴木 孝征，田畑 亮，櫻井 望，澤 進一郎，中園 幹生，長戸 康郎，マッカーティー ドナルド，佐藤 豊
  • 学会等名: 日本植物学会第84回大会
• [学会発表] ACE1とDEC1によるイネ節間伸長のantagonistic制御1 (2020)
  • 著者名/発表者名: 芦苅 基行，森 欣順，石川 慎，Gamuyao Rico，新美 陽子，保浦 徳昇，福田 萌莉，榊原 均，古田 智敬，久野 裕，佐藤 和広，赤木 剛士，小嶋 美紀子，竹林 裕美子，福島 敦史，氷室 泰代，小林 正智，呉 健忠，アキリ 亘，吉田 綾，辻 寛之，佐藤 豊，永井 啓祐
  • 学会等名: 日本植物学会第84回大会
• [学会発表] ACE1とDEC1によるイネ節間伸長のantagonistic制御2 (2020)
  • 著者名/発表者名: 永井 啓祐，森 欣順，石川 慎，Gamuyao Rico，新美 陽子，保浦 徳昇，福田 萌莉，榊原 均，古田 智敬，久野 裕，佐藤 和広，赤木 剛士，小嶋 美紀子，竹林 裕美子，福島 敦史，氷室 泰代，小林 正智，呉 健忠，アキリ 亘，吉田 綾，辻 寛之，佐藤 豊，芦苅 基行
  • 学会等名: 日本植物学会第84回大会
• [学会発表] イネ初期胚の体軸形成におけるBABY BOOM遺伝子の機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 手塚 拓海, 佐藤(志水)佐江, 野坂 実鈴, 鈴木 俊哉, 佐藤 豊
  • 学会等名: 日本育種学会第138回講演会
• [学会発表] 胚乳細胞の分裂と分化に異常を示すイネabnormal cell division 1突然変異体の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 俊哉, 伊澤 康太郎, 高藤 良典, 服部 束穂, 野坂 実鈴, Kim Nhung Ta, 佐藤(志水)佐江, 佐藤 豊
  • 学会等名: 日本育種学会第138回講演会
• [学会発表] イネ胚をモデルにした植物の頂部-基部方向の非対称性創出機構の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 豊
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会ワークショップ「植物と動物の発生における非対称性創出の基盤原理の理解に向けて」
  • 招待講演
• [学会発表] Establishment of the apical-basal polarity during rice embryogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Sato
  • 学会等名: Stem Cells and plant reproduction
  • 国際学会
• [学会発表] イネ胚における軸形成の遺伝学 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 豊
  • 学会等名: 第91回遺伝学会 WS11「作物遺伝資源が切り開く植物発生遺伝学」
  • 招待講演
• [学会発表] イネ胚の軸形成を制御する情報伝達 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 豊
  • 学会等名: 日本植物学会第83回大会 シンポジウム「植物のsymmetry breaking～何がどうなったら非対称になるの？～」
  • 招待講演
• [学会発表] Identifying key regulators for the establishment of shoot apical meristem during rice embryogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Sato
  • 学会等名: 17th International symposium on rice functional genomics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] イネ胚形成におけるETT転写因子の下流で機能する転写因子群の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋(野坂)実鈴、鈴木俊哉、佐藤(志水)佐江、Nhung Ta、髙橋宏和、鈴木孝征、豊田敦、中園幹生、佐藤豊
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] イネ胚乳の発生におけるプラスチドシグナリングの関与 (2019)
  • 著者名/発表者名: 加藤大和、深井麻央、阿南秀、佐藤豊、志水佐江、北野英己、小林裕子、小林一成、武田真、服部束穂
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Damage-associated Pep peptides influence root architecture and microbiome in rice (2019)
  • 著者名/発表者名: Masako Fuji, Yuniar Devi Utami, Shigetaka Yasuda, Rena Tani, Yuichi Hongoh, Yutaka Sato, Yusuke Saijo
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Field Analysis for structural dynamics of rice associated microbiome (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuniar Devi Utami, Masako Fuji, Yukiko Shimizu, Yuichi Hongoh, Yutaka Sato, Yusuke Saijo
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Plant embryogenesis: Conservations and divergencies envisioned form rice research (2018)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Sato
  • 学会等名: 16th International Symposium on Rice Functional Genomics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] NBRPイネリソースの紹介 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤豊
  • 学会等名: 日本育種学会第134回講演会
• [学会発表] 野生イネ集団(Oryza rufipogon)を用いた種子形質制御因子のGWAS 解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: Nhung Ta、佐藤(志水)佐江、高橋(野坂)実鈴、鈴木俊哉、佐藤豊
  • 学会等名: 日本育種学会第133回講演会
• [学会発表] SHOOTLESS/SHOOT ORGANIZATION経路の下流で機能するイネ幹細胞形成因子の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋(野坂)実鈴、鈴木俊哉、佐藤(志水)佐江、Nhung Ta、髙橋宏和、鈴木孝征、豊田敦、中園幹生、佐藤豊
  • 学会等名: 日本育種学会第133回講演会
• [学会発表] Damage-associated Plant Elicitor Peptides promote both plant growth and stress responses in rice (2018)
  • 著者名/発表者名: Masako Fuji, Rena Tani, Shigetaka Yasuda, Yoshihiro Kobae, Takuma Ishizaki, Yasunari Fujita, Yutaka Sato, Yusuke Saijo
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] イネ胚の極性を作り出すシグナル伝達 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤豊
  • 学会等名: 第38回種子生理生化学研究会年会
  • 招待講演
• [学会発表] イネの葉における撥水性の制御機構と多様性の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平岩飛鳥、相賀彩織、佐藤豊、伊藤純一
  • 学会等名: 日本育種学会第132回講演会
• [学会発表] イネの花器官サイズ変異体miniature floral organsの原因遺伝子の同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田均、Fabien Lombardo、秋山高、佐藤豊
  • 学会等名: 日本育種学会第132回講演会
• [学会発表] イネの側根による通気組織形成の制御機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水春衣、Fangping Gong、高橋宏和、志水(佐藤)佐江、佐藤豊、中園幹生
  • 学会等名: 日本育種学会第132回講演会
• [図書] Rice Genomics, Genetics and Breeding (2018)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Sato, Misuzu Nosaka-Takahashi, Toshiya Suzuki, Sae Shimizu-Sato
  • 総ページ数: 558
  • 出版者: Springer