TPRモチーフを含む新規な遺伝子ファミリーOsCEOの機能解明

• 研究課題/領域番号: 21570050
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 島田 浩章 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (70281748)
• 連携研究者: 佐々木 忠将 東京理科大学, 基礎工学部・生物工学科, 助教 (50432802)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009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: 植物分子機能 / イネ / 種子 / 転写因子 / 貯蔵物質 / 生合成 / 生産制御 / 転写制御因子 / 貯蔵物質生合成 / 種子形成 / タンパク質相互作用 / 登熟期 / 遺伝子発現制御 / ATP合成

研究概要

イネの胚乳変異体であるflo2変異体は、種子貯蔵デンプンや貯蔵タンパク質生合成に関わる複数の遺伝子の発現量が顕著に低下し、乳白で小粒の胚乳を生じる。このことからこの変異の原因遺伝子は貯蔵物質生合成に関わる制御因子をコードしていることが示唆されている。マップベースクローニングにより、この変異の原因遺伝子を単離した。その結果、この変異体ではTPRモチーフを有する新規なタンパク質をコードしている遺伝子に点変異が生じていることがわかった。この野生型の遺伝子をflo2変異体に導入したところ、得られた形質転換体の種子は野生型の表現型を示した。これらの形質転換体は、flo2変異体で発現量が減少していた貯蔵デンプンや貯蔵タンパク質の生合成に関わる遺伝子の発現量が回復していた。また、貯蔵デンプンの構造も野生型と同等になった。このことから、この遺伝子(FLO2)がflo2変異の原因遺伝子であることがわかった。FLO2遺伝子は緑葉および未熟種子で強く発現をしていた。また、この遺伝子の発現量は登熟の進行とともに増加した。FLO2と相互作用する因子を探索したところ、bHLHタンパク質とLEAタンパク質が検出された。FLO2はこれらの因子と協調的に種子貯蔵物質生合成系遺伝子群の発現を制御しており、種子の大きさや品質に関わる重要な因子であることが示唆された。FLO2遺伝子の過剰発現形質転換体では貯蔵デンプンや貯蔵タンパク質の生合成に関わる遺伝子の発現量が野生型よりも高くなっていた。また、生じた種子サイズや種子重量は野生型よりも有意に大きかった。このことからFLO2は種子貯蔵物質生合成系遺伝子群の発現を制御している上位の制御因子であり、この過剰発現により貯蔵物質の生合成に関わる遺伝子群の発現量が増加し、その結果として種子の大型化が起こったものと考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] A long 5' UTR of the rice OsMac1 mRNA enabling the sufficient translation of the downstream ORF (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Teramura, Y. Enomoto, H. Aoki, T. Sasaki, H. Shimada
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 29 ページ: 43-49
  • NAID: 10030561365
• [雑誌論文] A novel factor FLOURY ENDOSPERM 2 is involved in regulation of rice grain size and starch quality (2010)
  • 著者名/発表者名: K.-C. She, H. Kusano, K. Koizumi, H. Yamakawa, M. Hakata, T. Imamura, M. Fukuda, N. Naito, Y. Tsurumaki, M. Yaeshima, T. Tsuge, K. Matsumoto, M. Kudoh, E. Itoh, S. Kikuchi, N. Kishimoto, J. Yazaki, T. Ando, M. Yano, T. Aoyama, T. Sasaki, H. Satoh, H. Shimada
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 22 ページ: 3280-3294
• [雑誌論文] A rice cytochrome p450 OsCYP84A that may interact with UV tolerance (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, H. Akutsu, H. Shimada, S. Miura
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 74 ページ: 1045-1049
• [雑誌論文] Redued rice grain production with ATP shortage during seed development (2010)
  • 著者名/発表者名: K.-C. She, H. Kusano, M. Yaeshima, T. Sasaki, H. Satoh, H. Shimada
  • 雑誌名: Plant Biotechnol 巻: 27 ページ: 67-73
• [雑誌論文] Acquired resistance to the rice blast in transgenic rice accumulating the antimicrobial peptide thanatin (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Imamura. M. Yasuda, H. Kusano, H. Nakashita, Y. Ohno, T. Kamakura, S. Taguchi, H. Shimada
  • 雑誌名: Transgenic Res 巻: 19 ページ: 415-424
  • NAID: 120004123472
• [雑誌論文] A novel factor FLOURY ENDOSPERM 2 is involved in regulation of rice grain size and starch quality (2010)
  • 著者名/発表者名: K.She, H.Kusano, K.Koizumi, H.Yamakawa, M.Hakata, T.Imamura, M.Fukuda, N.Naito, Y.Tsurumaki, M.Yaeshima, T.Tsuge, K.Matsumoto, M.Kudoh, E.Itoh, S.Kikuchi, N.Kishimoto, J.Yazaki, T.Ando, M.Yano, T.Aoyama, T.Sasaki, H.Satoh, H.Shimada
  • 雑誌名: Plant Cell. 巻: 22 ページ: 3280-3294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced rice grain production with ATP shortage during seed development (2010)
  • 著者名/発表者名: K.She, H.Kusano, M.Yaeshima, T.Sasaki, H.Satoh, H.Shimada
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 27 ページ: 67-73
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced rice grain production under high-temperature stress closely correlates with ATP shortage during seed development (2010)
  • 著者名/発表者名: K.C.She, et al.
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 27 ページ: 67-73
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple construction of plant RNAi vectors using long oligonucleotides (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Higuchi, T. Yoshizumi, T. Kuriyama, H. Hara, C. Akagi, H. Shimada, M. Matusi
  • 雑誌名: J. Plant Res 巻: 122 ページ: 477-482
  • NAID: 10025180875
• [学会発表] 高温登熟障害におけるイネ胚乳の品質低下は登熟中のATP量に依存する (2012)
  • 著者名/発表者名: 八重島充弘、シャク高志、草野博彰、河本健正、大沼万里子、廣政智子、平井望央、松永拓也、田代涼夏、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 登熟中のイネ未熟種子のATP量の減少と高温登熟障害との相関の解析および品種間差異の検定 (2012)
  • 著者名/発表者名: シャクタカシ、八重島充弘、草野博彰、河本健正、大沼万里子、廣政智子、平井望央、松永拓也、田代涼夏、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: 日本育種学会第121回講演会
  • 発表場所: 宇都宮
• [学会発表] 登熟期の高温ストレスがイネ未熟種子のATP含量と種子生産性に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木忠将、シャク高志、草野博彰、佐藤光、島田浩章
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] イネFLO2は種子貯蔵物質の生合成を統御する上位制御因子である (2011)
  • 著者名/発表者名: シャク高志、草野博彰、鶴巻由美、八重島充弘、内藤夏佳、山川博幹、羽方誠、青山卓史、佐々木忠将、佐藤光、島田浩章
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] イネFLO2過剰発現による種子貯蔵物質の生合成量の増強 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島田浩章、シャク高志、草野博彰、鶴巻由美、八重島充弘、河本健正、佐々木忠将
  • 学会等名: 日本農芸化学会2011年大会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] イネの種子収量および品質に関与するFLO2遺伝子の品種間差異の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木忠将、シャクタカシ、八重島充弘、草野博彰、大沼万里子、河本健正、佐藤光、島田浩章
  • 学会等名: 日本育種学会第119回講演会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] A novel factor rice FLOURY ENDOSPERM 2 is involved in regulation of gene expression for storage substances (2011)
  • 著者名/発表者名: K.-C. She, H. Kusano, Y. Tsurumaki, M. Yaeshima, H. Yamakawa, M. Hakata, T. Aoyama, T. Sasaki, H. Shimada
  • 学会等名: XVIII International Botanical Congress(IBC2011)
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] イネのFLO2過剰発現による種子貯蔵物質の生合成量の増強 (2011)
  • 著者名/発表者名: シャクタカシ、草野博彰、鶴巻由美、八重島充弘、河本健正、佐々木忠将, 島田浩章
  • 学会等名: 第29回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] F1 ATPaseはイネ胚乳の品質管理に関わる (2011)
  • 著者名/発表者名: 八重島充弘、シャク高志、草野博彰、河本健正、大沼万里子、廣政智子、平井望央、松永拓也、田代涼夏、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] イネFLO2のタンパク質解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣政智子、八重島充弘、河本健正、シャク高志、草野博彰、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] FLO2遺伝子の発現機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大沼万里子、廣政智子、シャク高志、八重島充弘、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] A novel factor rice FLOURY ENDOSPERM 2 is involved in regulation of gene expression for storage substances (2011)
  • 著者名/発表者名: K.-.She, H.Kusano, Y.Tsurumaki, M.Yaeshima, H.Yamakawa, M.Hakata, T.Aoyama, T.Sasaki, H.Shimada
  • 学会等名: XVIII International Botanical Congress (IBC2011)
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] イネのFL02過剰発現による種子貯蔵物質の生合成量の増強 (2011)
  • 著者名/発表者名: シャクタカシ、草野博彰、鶴巻由美、八重島充弘、河本健正、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: 第29回日本植物細胞分子生物学会大会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス
• [学会発表] イネFL02のタンパク質解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣政智子、八重島充弘、河本健正、シャク高志、草野博彰、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] FL02遺伝子の発現機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大沼万里子、廣政智子、シャク高志、八重島充弘、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] イネの高温登熟障害は未熟種子のATP含量と強く相関する (2010)
  • 著者名/発表者名: 島田浩章, 他
  • 学会等名: 日本育種学会第117回講演会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] イネの高温登熟障害は未熟種子のATP含量と強く相関する (2010)
  • 著者名/発表者名: 島田浩章、草野博彰、シャクタカシ、佐々木忠将、佐藤光
  • 学会等名: 日本育種学会第117回講演会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] A novel factor FLOURY ENDOSPERM 2 is involved in regulation of rice grain quality (2010)
  • 著者名/発表者名: K.-C. She, H. Kusano, H. Yamakawa, M. Hakata, Y. Tsurumaki, M. Yaeshima, T. Ando, M. Yano, T. Aoyama, T. Sasaki, H. Satoh, H. Shimada
  • 学会等名: International Symposium on Biodiversity Science 2010
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] ATP shortage during seed development affect to reduction of rice grain production under high-temperature stress (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, K.-C. She, H. Kusano, M. Yaeshima, H. Satoh, H. Shimada
  • 学会等名: International Symposium on Biodiversity Science
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] FLO2遺伝子のプロモーター解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大沼万里子、シャクタカシ、八重島充弘、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: BMB2010(第33回日本分子生物学会、第83回日本生化学会大会合同大会)
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] F1-ATPaseはイネ胚乳の品質管理に関わる (2010)
  • 著者名/発表者名: 八重島充弘、シャクタカシ、草野博彰、鶴巻由美、内藤夏佳、河本健正、廣政智子、平井望央、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: BMB2010(第33回日本分子生物学会、第83回日本生化学会大会合同大会)
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] イネFLO2と相互作用する因子の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鶴巻由美、草野博彰、シャクタカシ、内藤夏佳、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: BMB2010(第33回日本分子生物学会、第83回日本生化学会大会合同大会)
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] イネFLO2と相互作用する因子の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鶴巻由美、草野博彰、シャクタカシ、内藤夏佳、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Regulatory mechanism on sucrose metabolism in rice endosperm by a specific protein kinase, SPK (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Shimada, H. Takeda, A. Tsunoda, T. Sasaki
  • 学会等名: XVI International Plant Nutrition Colloquium(IPNC)
  • 発表場所: Sacramento, CA, U. S. A.
• [学会発表] 形質転換体を用いたイネCEO1遺伝子の機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 草野博彰、シャクタカシ、羽方誠、内藤夏佳、鶴巻由美、八重島充弘、佐々木忠将、青山卓史、佐藤光、山川博幹、島田浩章
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] イネCEO1による発現制御の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 内藤夏佳、草野博彰、シャクタカシ、田中基、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] イネCEO1遺伝子と相互作用する因子の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鶴巻由美、草野博彰、シャクタカシ、内藤夏佳、佐々木忠将、島田浩章
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] イネのショ糖代謝におけるsucrose synthaseのリン酸化による活性制御機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹田遥、角田明奈、佐々木忠将、三浦成敏、島田浩章
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [備考] 新聞報道:「高品質作物開発に道-貯蔵たん白・生合成制御 キー遺伝子を発見」化学工業日報。2010.10.27