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複数の枝作り酵素を欠損させた米澱粉の構造と酵素間相互作用から導く澱粉構造制御機構

研究課題

研究課題/領域番号 18K14438
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分38060:応用分子細胞生物学関連
研究機関秋田県立大学

研究代表者

クロフツ 尚子  秋田県立大学, 生物資源科学部, 研究員 (30583330)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードイネ / 澱粉 / 枝作り酵素 / アミロース / 難消化性澱粉 / 枝作酵素 / 変異体 / アミロペクチン
研究成果の概要

イネ種子の澱粉構造の制御機構を解明するため、3種のBE(Branching Enzyme; BEI, BEIIa, BEIIb)のうち2つのBEを同時に欠損させたイネ変異体を作出し、残り一つとなったBEの役割を明確に示した。be1/be2bの種子は白濁し、超高アミロース(約52%)で、難消化性澱粉含量が非常に高かった(WTの175倍)。be1/be2aの種子は透明で、野生型に近いbe1変異体と同様の澱粉構造を示した。一方、be2a/be2bは不稔性が極めて強く、次世代の種子はほとんど稔らなかった。これらのことから、BEアイソザイムには特異的な機能と相補可能な機能があることが明確になった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

澱粉の枝作り酵素(Branching enzyme; BE)は3種類あり、そのバランスが澱粉特性や米の用途を左右する。BEの相補関係を明確にするため、本研究では、二つの BEを同時に欠損させることで、残り一つとなったBEの役割を明確にした。be1/be2bの種子は白濁し、超高アミロース(約52%)で、難消化性澱粉含量が非常に高かった(WTの175倍)。BEIIaが存在することで、コメの収量を維持しつつ、腸内環境の改善や血糖値の急激な上昇を抑制する難消化性澱粉の含量を増やすことができることが明らかになった。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 米の澱粉構造制御機構の解明に向けて:澱粉生合成過程で形成される酵素複合体の解明2020

    • 著者名/発表者名
      クロフツ尚子
    • 雑誌名

      応用糖質科学

      巻: 10 ページ: 29-35

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Three Major Nucleotide Polymorphisms in the <i>Waxy</i> Gene Correlated with the Amounts of Extra-long Chains of Amylopectin in Rice Cultivars with S or L-type Amylopectin2019

    • 著者名/発表者名
      Crofts Naoko、Itoh Ayaka、Abe Misato、Miura Satoko、Oitome Naoko F.、Bao Jinsong、Fujita Naoko
    • 雑誌名

      Journal of Applied Glycoscience

      巻: 66 号: 1 ページ: 37-46

    • DOI

      10.5458/jag.jag.JAG-2018_005

    • NAID

      130007602674

    • ISSN
      1344-7882, 1880-7291
    • 年月日
      2019-02-20
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 変異体米を用いたイネ澱粉生合成関連酵素の酵素複合体の解析2019

    • 著者名/発表者名
      2)クロフツ尚子, 三浦聡子, 林真里, 阿部奈津子, 飯塚悠莉子, 追留那緒子, 藤田直子
    • 雑誌名

      応用糖質科学

      巻: 9 ページ: 76-82

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 分子マーカーを用いたイネ品種育成と品種鑑定2019

    • 著者名/発表者名
      藤田直子, 三浦聡子, クロフツ尚子, 中村保典
    • 雑誌名

      秋田県立大学ウェブジャーナルB

      巻: 6 ページ: 58-62

    • NAID

      120006734009

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 変異体米を用いたイネ澱粉生合成関連酵素の酵素複合体の解析2019

    • 著者名/発表者名
      クロフツ尚子,三浦聡子,林真里,阿部奈津子,飯塚悠莉子,追留那緒子,藤田直子
    • 雑誌名

      応用糖質科学

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rice Mutants Lacking Starch Synthase I or Branching Enzyme IIb Activity Altered Starch Biosynthetic Protein Complexes.2018

    • 著者名/発表者名
      Crofts, N., Iizuka, Y., Abe, N., Miura, S., Kikuchi, K., Matsushima, R., Fujita, N.
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 9 ページ: 1817-1817

    • DOI

      10.3389/fpls.2018.01817

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] インディカ米由来のスターチシンターゼ (SS) IIaはsugary-1形質の一部を補う2020

    • 著者名/発表者名
      藤田直子, 佐藤芳樹, 三浦聡子, 保坂優子, 阿部美里, クロフツ尚子
    • 学会等名
      第137回 日本育種学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 枝作り酵素 (BE) IとIIbが 欠損した二重変異体米の胚乳澱粉とレジスタントスターチ (RS) の特性2020

    • 著者名/発表者名
      三浦聡子, 幸山奈那, クロフツ尚子, 保坂優子, 阿部美里, 藤田直子
    • 学会等名
      第137回 日本育種学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Waxy遺伝子の三カ所の塩基置換がイネ胚乳のアミロペクチン超長鎖含量に関係する2019

    • 著者名/発表者名
      クロフツ尚子
    • 学会等名
      第11回 日本応用糖質科学会東北支部会 「奨励賞受賞講演」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 難消化性澱粉(RS)を多く含む 「ちくし粉85号」の胚乳澱粉及び澱粉生合成関連酵素の解析2019

    • 著者名/発表者名
      三浦聡子, クロフツ尚子, 保坂優子, 松島良, 和田卓也, 藤田直子
    • 学会等名
      第11回 日本応用糖質科学会東北支部会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] スターチシンターゼ (SS) アイソザイムの欠損, 発現の強弱と澱粉粒形態の関係2019

    • 著者名/発表者名
      藤田直子, 土門安沙香, 保坂優子, 追留那緒子, 三浦聡子, クロフツ尚子
    • 学会等名
      第68回 日本応用糖質科学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] インディカ米由来のスターチシンターゼIIa (SSIIa) と澱粉粒結合型スターチシンターゼ (GBSSI) はジャポニカ米由来のIsoamylase I欠失変異体 (isa1) の澱粉粒形質を一部回復する2019

    • 著者名/発表者名
      クロフツ尚子, 佐藤芳樹, 三浦聡子, 藤田直子
    • 学会等名
      第68回 日本応用糖質科学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] イネ栄養器官で特異的に発現するスター地シンターゼ (SS) IIIbの機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      森田隆太郎, 三浦聡子, クロフツ尚子, 青木直大, 深山浩, 藤田直子
    • 学会等名
      第68回 日本応用糖質科学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 難消化性澱粉を保有するイネ澱粉構造変異系統の胚乳特性解析2019

    • 著者名/発表者名
      和田卓也, 松島良, 藤田直子, 三浦聡子, クロフツ尚子, 保坂優子, 永松志郎, 熊丸敏博
    • 学会等名
      第68回 日本応用糖質科学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] “難消化性澱粉を多く含み, 澱粉構造が異なる5つの枝作り酵素 (BE) IIb変異体米の解析2019

    • 著者名/発表者名
      三浦聡子, 菊池佳奈, クロフツ尚子, 保坂優子, 阿部美里, 松島良, 藤田直子
    • 学会等名
      第68回 日本応用糖質科学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 米の澱粉構造制御機構の解明に向けて:澱粉生合成過程で形成される酵素複合体の解明2019

    • 著者名/発表者名
      クロフツ尚子
    • 学会等名
      第68回 日本応用糖質科学会 奨励賞受賞講演
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Loss of branching enzyme IIb activity altered starch biosynthetic protein complexes in rice endosperm.2019

    • 著者名/発表者名
      Naoko Crofts, Yuriko Iizuka, Natsuko Abe, Satoko Miura,Ryo Matsushima, Naoko Fujita
    • 学会等名
      Starch Round Table 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of enzyme complex and characterization of endosperm starch for rice mutant deficient in starch synthase IIa protein.2019

    • 著者名/発表者名
      Satoko Miura, Naoko Crofts, Yuko Hosaka, Naoko F Oitome, Misato Abe, Naoko Fujita
    • 学会等名
      Starch Round Table 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Starch synthase (SS) IIa from indica rice partially complements the sugary-1 phenotype in japonica rice endosperm.2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Satoh, Naoko Crofts, Satoko Miura, Yuko Hosaka, Misato Abe, Naoko Fujita
    • 学会等名
      Starch Round Table 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イネの枝作り酵素(BE)の二重欠損が稔実性に及ぼす影2019

    • 著者名/発表者名
      三浦聡子,幸山奈那,クロフツ尚子,保坂優子,阿部美里,藤田直子
    • 学会等名
      日本育種学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 難消化性澱粉を多く含む米系統の実用化に向けて.農業形質、澱粉構造2019

    • 著者名/発表者名
      川本朋彦,加藤和直,高橋竜一,高橋里夫子,保坂優子,阿部美里,クロフツ尚子,三浦聡子,追留 那緒子,藤田直子
    • 学会等名
      日本育種学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] イネの枝作り酵素BEIおよびBEIIbの二重変異体#1403の作出と澱粉特性解析2018

    • 著者名/発表者名
      三浦聡子,幸山奈那,クロフツ尚子,保坂優子,阿部美里,藤田直子
    • 学会等名
      日本応用糖質科学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 変異体米を 用いたイネ澱粉生合成関連酵素の酵素複合体の解析2018

    • 著者名/発表者名
      クロフツ尚子,三浦聡子,林真里,阿部奈津子,飯塚悠荊子,追留那緒子,藤田直子
    • 学会等名
      日本応用糖質科学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 難消化性澱粉高含有イネ変異体、米粉、難消化性澱粉、米ゲル、 食品、食感改良剤、及び難消化性澱粉高含有イネ変異体の作出方2018

    • 発明者名
      藤田直子,クロフツ尚子,三浦聡
    • 権利者名
      藤田直子,クロフツ尚子,三浦聡
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-013897
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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