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イネ種子の細胞内物質貯蔵における小胞体機能タンパク質の機能解明とその育種的利用

研究課題

研究課題/領域番号 19H02933
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分39010:遺伝育種科学関連
研究機関九州大学

研究代表者

熊丸 敏博  九州大学, 農学研究院, 教授 (00284555)

研究分担者 久保 貴彦  九州大学, 農学研究院, 准教授 (00370148)
牛島 智一  摂南大学, 農学部, 講師 (50815058)
藤田 直子  秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (90315599)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード貯蔵タンパク質 / イネ / 種子 / デンプン / オルガネラ / 機能解析 / 澱粉 / 突然変異
研究開始時の研究の概要

貯蔵タンパク質の細胞内輸送や蓄積に異常をきたしている突然変異体では、貯蔵タンパク質組成の変化とともに異常な澱粉粒の形成が認められる。植物の物質貯蔵機能の理解のために、小胞体機能タンパク質の貯蔵タンパク質の輸送・蓄積と澱粉合成代謝における機能、小胞体機能タンパク質と加工特性等との関係を解明する。本研究の成果は、優れた加工特性や新奇機能性を有するコメの開発に寄与する。

研究成果の概要

プロラミンに関するesp1突然変異、lcrp突然変異、及びesp3突然変異の原因遺伝子はそれぞれeRF1、SHMT4、及びアミノ酸代謝に関する因子をコードしていた。グルテリン前駆体を多量に集積するglup7突然変異の原因遺伝子はグルテリンの小胞体からの輸送に関する因子をコードしていた。種子貯蔵タンパク質に関する突然変異種子の澱粉合成関連酵素とデンプン特性を解析したものの、解析した突然変異体では野生型と有意差は認められなかった。グルテリン前駆体を小胞体内に多量に集積しPDIL1-1を欠損するesp2変異体に関して、コシヒカリを遺伝的背景とするesp2系統の米粉は優れた食品加工特性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物の物質貯蔵機能の理解のために、小胞体関連機能タンパク質(以下小胞体タンパク質)の貯蔵タンパク質の輸送・蓄積と澱粉合成代謝における機能、小胞体タンパク質と加工特性等との関係を明らかにすることは重要である。本研究の成果は、植物における種子貯蔵タンパク質の輸送・蓄積系のモデル構築を担うと共に、植物の澱粉、脂質等の物質貯蔵における小胞体タンパク質の機能解明の一助となる。加えて、イネ種子の小胞体タンパク質と加工特性及び機能性付与との関係が明らかになり、優れた加工特性や新奇機能性を有するコメの開発に寄与する。

報告書

(4件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ワシントン州立大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Whole-Genome Sequencing of Rice Mutant Library Members Induced by N-Methyl-N-Nitrosourea Mutagenesis of Fertilized Egg Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Kubo Takahiko、Yamagata Yoshiyuki、Matsusaka Hiroaki、Toyoda Atsushi、Sato Yutaka、Kumamaru Toshihiro
    • 雑誌名

      Rice

      巻: 15 号: 1 ページ: 38-38

    • DOI

      10.1186/s12284-022-00585-1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genetic Background Negates Improvements in Rice Flour Characteristics and Food Processing Properties Caused by a Mutant Allele of the PDIL1-1 Seed Storage Protein Gene2022

    • 著者名/発表者名
      Hori Kiyosumi、Okunishi Tomoya、Nakamura Kenji、Iijima Ken、Hagimoto Masahiro、Hayakawa Katsuyuki、Shu Koka、Ikka Takashi、Yamashita Hiroto、Yamasaki Masanori、Takeuchi Yoshinobu、Koyama Shota、Tsujii Yoshimasa、Kayano Toshiaki、Ishii Takuro、Kumamaru Toshihiro、Kawagoe Yasushi、Yamamoto Toshio
    • 雑誌名

      Rice

      巻: 15 号: 1 ページ: 13-13

    • DOI

      10.1186/s12284-022-00560-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Zipcode RNA-Binding Proteins and Membrane Trafficking Proteins Cooperate to Transport Glutelin mRNAs in Rice Endosperm2020

    • 著者名/発表者名
      Li Tian, Kelly A. Doroshenk, Laining Zhang, Masako Fukuda, Haruhiko Washida, Toshihiro Kumamaru, Thomas Okita
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 32 号: 8 ページ: 2566-2581

    • DOI

      10.1105/tpc.20.00111

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] mRNA Localization in Plant Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Tian L, Chou HL, Fukuda M, Kumamaru T, Okita TW.
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 182 号: 1 ページ: 97-109

    • DOI

      10.1104/pp.19.00972

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] イネ変異体オンラインスクリーニングシステムの構築と公開 ,2023

    • 著者名/発表者名
      久保 貴彦 , 山形 悦透 , 松坂 弘明 , 佐藤 豊 ,熊丸 敏博
    • 学会等名
      日本育種学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Serine hydroxymethyltransferase (SHMT)はイネ種子のシステイン高含有貯蔵タンパク質の合成に関与する2021

    • 著者名/発表者名
      福田真子,松坂弘明,長嶺愛,熊丸敏博
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] イネのTILLING 変異系統を用いたOsHKT1;4 Na+ 輸送体の塩ストレス下における生理機能の解明2020

    • 著者名/発表者名
      河村敏貴,小林奈通子,グエンタンハオ,石川亮,且原真木,田野井慶太朗,松坂弘明,熊丸敏博
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Golgi Transport 1 (GOT1B)は貯蔵タンパク質RNAの特定小胞体領域への局在及びグルテリンとα-グロブリンの小胞体からの効率的な輸送に必要である2020

    • 著者名/発表者名
      福田真子,熊丸敏博,Thomas W. Okita
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] イネデンプン構造変異系統の胚乳特性解析および原因遺伝子探索2020

    • 著者名/発表者名
      永松 志朗,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,熊丸 敏博
    • 学会等名
      日本育種学会第137回講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 超軟質米の作出に向けた Isoamylase1活性低下変異の単離および解析2019

    • 著者名/発表者名
      中村哲洋, Tho Nguyen, 久保貴彦, 熊丸敏博
    • 学会等名
      日本育種学会第14回九州育種談話会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Identification of genomic region harboring Endosperm Storage Protein (ESP) 3 gene regulating the Cysteine-rich prolamine by MutMap.2019

    • 著者名/発表者名
      Tran Hong Quan, Hiroaki Matsusaka, Tomokazu Ushijima,Takahiko Kubo, Toshirhiro Kumamaru
    • 学会等名
      日本育種学会第14回九州育種談話会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] GOT1B is required for localization of storage protein RNA and for export of proglutelin from ER2019

    • 著者名/発表者名
      Masako Fukuda, Toshihiro Kumamaru, Thomas W. Okita
    • 学会等名
      American Society of Plant Biologist, Plant Biology 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of a new gene involved in starch metabolism of rice2019

    • 著者名/発表者名
      グエン テイ フオング トー, 中村 哲洋, 熊丸 敏博, 久保 貴彦
    • 学会等名
      日本育種学会第136回講演会
    • 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,永松志朗, 熊丸敏博
    • 学会等名
      第68回日本応用糖質科学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 九州大学研究者情報(熊丸敏博)

    • URL

      https://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K001628/research.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 九州大学農学研究院 植物遺伝子資源分野

    • URL

      http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/pgr/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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