| 研究課題/領域番号 |
21K05501
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38060:応用分子細胞生物学関連
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| 研究機関 | 神奈川大学 (2023)
東京理科大学 (2022)
新潟大学 (2021) |
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研究代表者 |
花俣 繁 神奈川大学, 付置研究所, 客員研究員 (00712639)
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| 研究分担者 |
朽津 和幸 東京理科大学, 創域理工学部生命生物科学科, 教授 (50211884)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | イネ / オートファジー / 澱粉代謝 / 胚乳 / 遺伝子発現制御 / α-アミラーゼ / 種子登熟 / 高温障害 / トランスクリプトーム / 発芽 / アミラーゼ / タンパク質分解 / プロテアーゼ / プログラム細胞死 / バイオイメージング / 玄米白濁化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
イネの種子登熟過程において、胚乳細胞内にデンプンが合成・蓄積し、正常な種子が形成される。この過程が高温に曝されると、澱粉分解酵素であるα-アミラーゼの発現が誘導され、玄米外観品質が低下し、農業上も重要な問題となる。オートファジーを欠損したイネ変異株がα-アミラーゼ蓄積を伴う白濁米を形成したことから、種子登熟過程のα-アミラーゼ発現制御にオートファジーが関与するとの仮説を着想した。高温登熟種子とオートファジー欠損変異株種子におけるα-アミラーゼの発現・局在部位のイメージング解析、澱粉代謝関連酵素の転写ネットワーク解析により、オートファジーを介したイネのα-アミラーゼの新奇発現制御機構を解明する。
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| 研究成果の概要 |
イネの胚乳内での澱粉合成にオートファジーが重要な役割を果たす。本研究では，高温ストレスとオートファジーの欠損で誘導されるα-アミラーゼの発現制御機構についての洞察を深めた。Osatg7では澱粉分解経路が開花初期から活性化されていた。α-アミラーゼのプロモーター上には様々なストレス誘導性転写因子の結合配列が存在した。転写産物の網羅的解析から高温ストレスとオートファジーの機能欠損で様々な転写因子群が上方制御されることが判明した。また，最終的な玄米白濁度と登熟中の種子のα-アミラーゼ活性には正の相関があった。これらの結果を利用して将来的に種子の完熟前に玄米の白濁具合を予測する技術の開発が期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
イネの種子発芽時の澱粉分解はα-アミラーゼの発現により制御される。一方で，種子登熟過程におけるα-アミラーゼの発現制御機構は未解明であった。本研究では，α-アミラーゼを含む，澱粉分解関連因子のプロモーター領域にトランスクリプトーム解析により同定した転写因子群が結合することでα-アミラーゼの転写が活性化される可能性を提示し，オートファジーはこれらの発現を抑制することで正常な澱粉合成に寄与することを明らかにした。玄米白濁具合と発達中の種子のα-アミラーゼ活性には正の相関があったことから，α-アミラーゼの活性を指標とすることで，種子収穫前に一等米比率を予測する技術の開発に転用できる可能性が示された。
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